如今,電動(dòng)汽車(chē)和便攜設(shè)備越來(lái)越普及,人們對(duì)高性能、低成本的儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求也越來(lái)越大??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),鋅這種金屬很有潛力。它在地殼中的含量不算少,成本只有鋰的十分之一,而且安全性高,對(duì)環(huán)境也很友好,被認(rèn)為是下一代電池的“潛力股”。
不過(guò),鋅電池也有一個(gè)很大的問(wèn)題。在充放電的時(shí)候,鋅表面很容易長(zhǎng)出枝晶,就像樹(shù)根一樣,會(huì)刺穿電池隔膜,導(dǎo)致短路甚至起火。而且,鋅還會(huì)和水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,讓電池效率變低,這可真是讓人頭疼。
好在,電子科技大學(xué)、南洋理工大學(xué)和湖北大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)想出了一個(gè)辦法。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的電解質(zhì),叫混合雙鹽電解質(zhì)(HDE)。這種電解質(zhì)的設(shè)計(jì)很有創(chuàng)意,有望解決鋅電池的這些難題。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),鋅金屬陽(yáng)極在充放電時(shí),界面穩(wěn)定性不好,特別是低電流密度下,很容易腐蝕和析氫,導(dǎo)致效率降低。于是,他們開(kāi)發(fā)了混合雙鹽電解質(zhì),通過(guò)合適的鹽組合和共溶劑,優(yōu)化了鋅離子的溶劑化結(jié)構(gòu),讓鋅沉積更均勻,還抑制了副反應(yīng)。
為了實(shí)現(xiàn)均勻的鋅沉積和穩(wěn)定的界面,團(tuán)隊(duì)通過(guò)理論計(jì)算和模擬,篩選出最優(yōu)的共溶劑組合,還提出了雙鹽策略。這種設(shè)計(jì)讓鋅金屬陽(yáng)極的庫(kù)侖效率達(dá)到了99.95%,效果非常顯著。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很讓人振奮,混合雙鹽電解質(zhì)在測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異,庫(kù)侖效率遠(yuǎn)高于單鹽和雙鹽電解質(zhì),對(duì)稱(chēng)電池能穩(wěn)定運(yùn)行2000小時(shí)以上,全電池循環(huán)性能也很出色。各種分析也證明了這種電解質(zhì)的有效性。