隨著新能源汽車的普及，鋅碘電池作為輕型鋰離子電池的一種重要類型，受到了越來越多的關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)在水系鋅碘電池中的應(yīng)用面臨著諸多問題，如能量密度低、循環(huán)穩(wěn)定性差和安全性較低等。因此，研究團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)一種新型的固態(tài)電解質(zhì)，以提高鋅碘電池的性能。
近日，某研究團(tuán)隊(duì)基于高通量理論計(jì)算和鋅離子交換策略，開發(fā)出適用于水系鋅碘電池的莫來石基固態(tài)電解質(zhì)。這種電解質(zhì)具有高能量密度、高循環(huán)穩(wěn)定性和良好的安全性，為水系鋅碘電池的發(fā)展提供了新的解決方案。
碘元素是海洋中蘊(yùn)藏豐富的一種鹵族元素，平均每升海水中約含碘0.06毫克，海洋總碘儲(chǔ)量預(yù)計(jì)達(dá)930億噸。開發(fā)高性能、長壽命的水系鋅碘電池，對(duì)于推動(dòng)海洋鹵素資源高價(jià)值利用具有重要意義。
研究人員介紹，鋅枝晶、活性碘溶解和多碘化物穿梭效應(yīng)，是當(dāng)前誘發(fā)鋅碘電池容量衰減，造成其短壽的首因。研究人員一致認(rèn)為，研發(fā)適用于水系電池的新型固態(tài)電解質(zhì)是解決這一根源性問題，提高鋅碘電池容量保持率、延長其使用壽命的突破點(diǎn)。
為此，該研究團(tuán)隊(duì)通過理論計(jì)算和電化學(xué)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)莫來石基固態(tài)電解質(zhì)具有本征電子絕緣、低鋅離子擴(kuò)散能壘和多碘化物強(qiáng)吸附作用等優(yōu)良特性。這些特性使它能夠起到隔膜和電解液的雙重作用，有效隔離鋅金屬負(fù)極和載碘正極的氧化還原反應(yīng)。在電池循環(huán)過程中，莫來石基固態(tài)電解質(zhì)能夠引導(dǎo)鋅負(fù)極側(cè)鋅離子均勻地沉積和剝離行為，抑制鋅枝晶和副產(chǎn)物生長，同時(shí)在載碘正極側(cè)能夠抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭效應(yīng)，從而降低電池容量的衰減速率。
研究人員表示，此次研究工作首次將儲(chǔ)量豐富、廉價(jià)易得的天然礦物質(zhì)用作水系電池固態(tài)電解質(zhì)，兼顧水系電池低成本、高性能的應(yīng)用需求，既能為長壽命水系儲(chǔ)能器件研發(fā)提供新思路，又能指導(dǎo)礦物質(zhì)基固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并促進(jìn)其在鋅基二次電池中的推廣應(yīng)用。
總之，基于高通量理論計(jì)算和鋅離子交換策略，研究團(tuán)隊(duì)成功地開發(fā)出了適用于水系鋅碘電池的莫來石基固態(tài)電解質(zhì)。這種電解質(zhì)具有良好的能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，為水系鋅碘電池的發(fā)展提供了有力支持。未來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，這種電解質(zhì)有望在新能源汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
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