普通食糖是提高水系锌电池安全特性的关键
时间:2022-08-02 09:23来源:绿色合规专家 作者:综合报道
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清华大学的研究人员提出了一种想法，通过对普通蔗糖进行化学修饰来稳定水锌电池中的锌离子环境，并提高设备的安全性能。
在一篇发表在《纳米研究》(Nano Research)杂志上的论文中，科学家们表示，与目前的锂离子电池相比，水锌电池成本更低，甚至更安全，因为它们不需要易燃的有机电解质。除此之外，锌阳极具有较高的理论容量，这使得这些电池在未来电网储能等领域的应用前景更加广阔。
到目前为止，锌电池的问题是，当阳极表面的锌离子(Zn2+)浓度降至零时，枝晶开始生长。不受控制的Zn枝晶生长会恶化电化学性能，严重威胁安全运行。
该研究的合著者刘美男在一份媒体声明中说:“这些树突可以穿透隔膜，导致电池短路。”
Liu表示，过去的研究表明，调节溶剂环境(称为“溶剂化结构”)可以增加Zn2+在电场下的迁移率，并成功抑制枝晶的生长。问题是，之前的这些调整——比如引入其他盐或加入更少的水分子——最终也会降低体系的离子电导率。
研究人员说:“对于Zn2+的溶剂化结构和它的流动性有一个基本的认识差距。”这是影响Zn阳极枝晶生长和稳定性的关键因素。”
为了填补这一空白，Liu和他的同事尝试了一种新方法:引入具有多个羟基的普通蔗糖，即氢和氧结合在一起进入电解质，以调整Zn2+的溶剂化结构。
通过进行原子模拟和实验，研究团队证实，蔗糖分子增强了流动性，并在不影响稳定性的情况下阻止了树突生长。
Liu说:“研究结果证实，溶剂化鞘中的蔗糖分子不仅增强了流动性，确�？焖俚腪n2+动力学，而且保护Zn阳极免受水腐蚀，成功地实现了无Zn枝晶沉积和副反应抑制。”“这表明了将这种简单的蔗糖改性用于未来高性能锌电池的巨大潜力，并使该研究领域向实现安全、绿色、高性能锌电池的最终目标迈进了一步。”
(责任编辑：子蕊)
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水系锌电池
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