近日，研究人員開發(fā)出一種基于黃原膠的電池電極保護(hù)膜，提高了鋅離子電池的耐用性和效率。這項(xiàng)創(chuàng)新標(biāo)志著向可持續(xù)綠色能源解決方案邁出了重要一步，并解決了儲(chǔ)能技術(shù)中的關(guān)鍵難題。國際期刊《儲(chǔ)能材料》(Energy Storage Materials)刊登了此項(xiàng)關(guān)于電池保護(hù)裝置的研究成果。
黃原膠是一種最初從卷心菜等植物中提取的物質(zhì)，因其碳水化合物成分而聞名，常用于化妝品中作為天然屏障，以保持其對(duì)皮膚的益處。在一項(xiàng)創(chuàng)新進(jìn)展中，黃原膠現(xiàn)在被用來為電池電極而不是皮膚提供保護(hù)。
由于太陽能等可再生能源本身具有間歇性，儲(chǔ)能系統(tǒng)(ESS)的重要性正在穩(wěn)步上升。ESS技術(shù)能夠在需要時(shí)捕捉并有效利用電力，是利用可再生能源的關(guān)鍵因素。雖然鋰離子(Li-ion)電池歷來被用于 ESS 應(yīng)用，但其高昂的成本和對(duì)鋰耗盡的擔(dān)憂促使人們不斷研究替代解決方案。
鋅(Zn)是地球上一種豐富的元素，是鋰的一種有前途的替代品。與鋰離子電池相比，鋅離子電池有能力存儲(chǔ)大量能量，而且在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方面更為安全。然而，在ESS 電池的電極上實(shí)現(xiàn)鋅的穩(wěn)定沉積是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，反復(fù)的充電和放電循環(huán)往往會(huì)導(dǎo)致鋅表面形成樹枝狀晶體，從而降低電池的使用壽命。
在這項(xiàng)研究中，研究小組將生物聚合物黃原膠與離子導(dǎo)電聚合物相結(jié)合，為電池電極制作了一層保護(hù)膜。這兩種聚合物的相互作用在電極表面形成了光滑的保護(hù)層，有效地防止了物理沖擊和化學(xué)污染。
此外，這種保護(hù)膜富含氧官能團(tuán)，在促進(jìn)鋅的均勻成核方面發(fā)揮了重要作用，從而使鋅有效地沉積在電極表面。因此，鋅表面樹枝狀結(jié)晶的形成明顯減少，即使經(jīng)過 200 天的反復(fù)充放電，保護(hù)膜仍表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性。
相關(guān)專家表示："我希望這項(xiàng)研究能為推動(dòng)可持續(xù)綠色能源生產(chǎn)的 ESS 技術(shù)做出貢獻(xiàn)。"
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