導(dǎo)讀:科學(xué)家們使用新型的雙離子化學(xué)物質(zhì)制造了一個(gè)工作電池。該設(shè)計(jì)防止了當(dāng)今鋰離子電池中發(fā)現(xiàn)的許多稀有或昂貴的材料,而且起火的風(fēng)險(xiǎn)也天生較低。電池表現(xiàn)出了良好的性能,其創(chuàng)造者稱他們已經(jīng)確定了可以改善性能的幾個(gè)領(lǐng)域。

在克服目前鋰離子技術(shù)局限性的可能性中,尚未被探索的是雙離子電池,這種電池的正離子和負(fù)離子都在能量存儲(chǔ)中發(fā)揮用途。

這類電池具有使用低成本、安全材料實(shí)現(xiàn)高能量密度的強(qiáng)大潛力,但在較高電壓下的穩(wěn)定性和電解質(zhì)性能問(wèn)題已被證明是難以克服的挑戰(zhàn)。然而,雙離子概念是科學(xué)家們感興趣的領(lǐng)域,一個(gè)來(lái)自美國(guó)和德國(guó)小組的聯(lián)合項(xiàng)目可能會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)。

該小組由美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)和德國(guó)明斯特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo),制造了一種“鋅金屬雙離子電池”,該電池由鋅陽(yáng)極,天然石墨陰極和濃雙鹽水溶液組成。

該電池在論文中描述的高壓水石墨金屬鋅雙離子電池啟用天然石墨,發(fā)表在先進(jìn)能源材料。在測(cè)試中,它達(dá)到了2．5伏特的電壓,在200毫安/克(mA/g)的充電/放電電流下供應(yīng)了大約110毫安時(shí)/克(mAh/g)的容量。在5000mA/g的較高電流下,容量下降到60mAh/g。200次循環(huán)后,電池保留了其初始容量的80%。

研究小組還表示,研究期間的其他發(fā)現(xiàn)給進(jìn)一步優(yōu)化性能帶來(lái)了希望。該論文的重要作者PNNL的IsmaelRodriguez解釋說(shuō):“在我們的研究中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)工作和計(jì)算機(jī)模擬,我們能夠成功地闡明水溶液中石墨中陰離子嵌入的基本機(jī)制。因此,我們?yōu)檫M(jìn)一步研究用于電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能的雙離子技術(shù)獲得了重要的見(jiàn)解。”

該小組確信,它可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)化,而且它的實(shí)驗(yàn)室原型可以開(kāi)發(fā)成具有足夠能量密度的電池,用于電網(wǎng)級(jí)存儲(chǔ)應(yīng)用。該小組總結(jié)說(shuō):“很明顯,要對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。然而,這項(xiàng)工作展示了一種很有前途的本質(zhì)上安全、經(jīng)濟(jì)有效的大規(guī)模能量存儲(chǔ)系統(tǒng),面向基于雙離子水電池技術(shù)的電網(wǎng)級(jí)應(yīng)用。”