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“圖靈膜”全新上線 鋅電池再迎研究新路徑
2021年08月06日 14:00:03
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：7983
近日,，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李先鋒團(tuán)隊(duì)通過膜材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高面容量、高電流密度條件下鋅均勻沉積過程,，并對(duì)膜結(jié)構(gòu)調(diào)控鋅沉積過程的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地研究和探討,。該團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。
【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】 近年來,，儲(chǔ)能電池的關(guān)鍵材料,、核心部件及電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面取得重大進(jìn)展。如液流電池技術(shù)解決了其高性能電堆,、關(guān)鍵材料,、大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)集成等關(guān)鍵問題。如今,，可再生能源快速發(fā)展,，再次推動(dòng)研究和開發(fā)以鋅化學(xué)為基礎(chǔ)的高能量密度儲(chǔ)能器件。
近日,，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李先鋒團(tuán)隊(duì)通過膜材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，實(shí)現(xiàn)了高面容量、高電流密度條件下鋅均勻沉積過程,，并對(duì)膜結(jié)構(gòu)調(diào)控鋅沉積過程的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地研究和探討,。該團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。
鋅二次電池具有安全性高,、成本低,、能量密度高等優(yōu)勢(shì)，且與水性電解質(zhì)具有良好的相容性,。此外,，它提高了電池的輸出容量和放電性能，促使電池的充電效率,、放電容量,、放電性能等均得以突破性進(jìn)展。鋅電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域特別是用戶側(cè)儲(chǔ)能領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景,， 將能源行業(yè)推向新一輪革命,。
然而，鋅在沉積過程中容易產(chǎn)生鋅枝晶,，在高面容量和高電流密度的工作條件下更為嚴(yán)重,，影響電池的循環(huán)壽命。
針對(duì)此問題,，李先鋒團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),，研發(fā)出一種具有表面有序波動(dòng)條紋(Turing patterns)的新型聚合物膜(圖靈膜)，可以實(shí)現(xiàn)在高面容量,、高電流密度下的鋅均勻沉積過程,。在該設(shè)計(jì)中,，膜表面條紋的波峰和波谷可以通過控制微區(qū)載流子通量，從而有效地調(diào)節(jié)Zn(OH)42-的分布,，并提供更多的鋅沉積空間。同時(shí),，膜形成過程中表面配位的銅離子與Zn(OH)42-相互作用,，可進(jìn)一步誘導(dǎo)鋅的均勻沉積。
在80mA/cm2的較高電流密度下,，采用圖靈膜組裝的堿性鋅鐵液流電池可以在160mAh/cm2的超高面容量條件下穩(wěn)定工作,，這為高穩(wěn)定鋅基二次電池的開發(fā)提供了新思路，這項(xiàng)研究促進(jìn)了鋅基電池的膜材料研究發(fā)展,。
鋅電池是一種具有巨大市場(chǎng)前景的化學(xué)電源,。其放電性能穩(wěn)定、容量大,、成本低,、低污染、可再生等特點(diǎn)備受市場(chǎng)喜愛,。 鋅電池已經(jīng)投入到應(yīng)用中,，并在電動(dòng)自行車和滑板車等多種電動(dòng)化機(jī)械中獲得良好的使用效果。隨著“圖靈膜”的出現(xiàn),，未來鋅電池技術(shù)也會(huì)前進(jìn)一步,，迎來廣闊發(fā)展。
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