近日，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生張寧針對“水系鋅離子”電池設(shè)計(jì)出全新正極材料及電解液，首次使得鋅離子電池的效能、安全性、穩(wěn)定性等均有大幅提升和改進(jìn)。

“為何電動(dòng)汽車、手機(jī)爆炸事件時(shí)有發(fā)生？因?yàn)樗鼈冇玫?a href="http://www.newssweekly.com" style="color:#a98326">鋰離子電池有一定安全隱患。”南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生張寧說，近日，他針對“水系鋅離子”電池設(shè)計(jì)出全新正極材料及電解液，首次將陽離子缺陷型鋅錳氧化物（ZnMn2O4）用于正極，同時(shí)首次使用高濃度大陰離子電解液三氟甲烷磺酸鋅（Zn(CF3SO3)2），使得鋅離子電池的效能、安全性、穩(wěn)定性等均有大幅提升和改進(jìn)，相關(guān)科研成果發(fā)表在材料與化學(xué)類龍頭期刊《美國化學(xué)會(huì)志》，該成果現(xiàn)已申請專利。

據(jù)張寧介紹，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生出現(xiàn)活中，然而由于鋰離子在正負(fù)極間穿梭脫嵌，易在負(fù)極表面形成針狀金屬鋰即“鋰枝晶”，從而刺穿隔膜造成內(nèi)短路，加上易燃有機(jī)電解液的使用大大降低了鋰離子電池的安全性。

“由于鋅資源豐富廉價(jià)，同時(shí)水系電解液不存在易燃易爆隱患，其特點(diǎn)適合大規(guī)模儲(chǔ)能體系，如智能電網(wǎng)，所以我們將研究目標(biāo)鎖定為”水系鋅離子電池’。”在正極材料方面，張寧及其團(tuán)隊(duì)通過不斷探索優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)現(xiàn)了Zn的有效儲(chǔ)存，大大提升了鋅離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)500次后，容量保持率高達(dá)94%。而現(xiàn)有堿性體系鋅錳電池穩(wěn)定性很差，循環(huán)壽命普遍低于50次，且容量衰減很快。這一材料，是首次應(yīng)用在水系鋅離子電池中。

“水系鋅離子”電池不僅可以大大提升電池性能、安全穩(wěn)定性，還可以降低成本。據(jù)了解，當(dāng)前市場上金屬鋅價(jià)格約2美元每千克，而金屬鋰價(jià)格約為300美元每千克。鋅資源廉價(jià)易得，更適于在生產(chǎn)實(shí)踐中大規(guī)模使用。