可充電水系鋅離子電池的研究發(fā)展。近兩年,可充電中性水系鋅離子電池(ZIB)由于其低成本、高安全、環(huán)保、高性能的優(yōu)點(diǎn)得到了持續(xù)關(guān)注,而這幾點(diǎn)都是當(dāng)前有機(jī)體系電池所難以企及的。因此,水系鋅離子電池(ZIBs)便引起了研究者的廣泛關(guān)注。

可充電水系鋅離子電池的研究發(fā)展

鋅資源豐富、成本低、容量高且對(duì)環(huán)境友好，被認(rèn)為是新型能源裝置最具前景的負(fù)極材料之一。因此，水系鋅離子電池已被認(rèn)為是下一代能源存儲(chǔ)技術(shù)中非常有前景的替代品。

可充電水系鋅離子電池(ZIBs)具有成本低、運(yùn)行安全性高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用上具備明顯的潛力。目前，已經(jīng)報(bào)道了許多有意義的關(guān)于水系ZIBs的工作，包括金屬鋅負(fù)極，電解液，正極材料。但是，水系ZIBs的發(fā)展仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。

水系鋅離子電池具有低成本、安全、環(huán)境友好等特點(diǎn)。目前研究的水系Zn/MnO2電池，雖然容量可達(dá)200mAhg-1以上，但循環(huán)性能需要進(jìn)一步改善。另一種具有開放式結(jié)構(gòu)的水系ZIBs正極材料——普魯士藍(lán)類似物也表現(xiàn)出容量低、倍率性能較差的特點(diǎn)，不能滿足大規(guī)模儲(chǔ)能的需要。

由于目前可用的正極材料的性能不甚理想，水系鋅電池的研究重點(diǎn)主要集中在尋找合適的正極材料上。此外，柔性可穿戴電子器件的需求日益增長(zhǎng)，亟需開發(fā)相應(yīng)的具有高安全性、可彎曲、電化學(xué)性能優(yōu)異的儲(chǔ)能體系。

盡管鋰離子電池等儲(chǔ)能體系發(fā)展比較成熟，且具有良好的性能，但是，由于這些體系中包含有毒或存在環(huán)境隱患的成分，并且不具備良好的彎曲性能，不能滿足為柔性電子器件供能的需要。

因?yàn)樗惦娊庖壕哂袃r(jià)格低廉、容易合成、離子導(dǎo)電率較高、倍率性能較好和功率密度較高的特點(diǎn)。目前鋅離子電池和鈉離子電池是低價(jià)格、高容量、高導(dǎo)電性和資源儲(chǔ)量豐富的優(yōu)勢(shì)。但是鋅離子電池比鋰離子電池和鈉離子電池更安全、成本更低、更容易大規(guī)模應(yīng)用。

近日，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生張寧針對(duì)“水系鋅離子”電池設(shè)計(jì)出全新正極材料及電解液，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)。

鋰離子電池由于安全性和價(jià)格因素不利于在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用。而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)。

鋅離子電池的使用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。特別是鋅資源廉價(jià)易得，更適于在生產(chǎn)實(shí)踐中大規(guī)模使用。