向可再生能源的過(guò)渡需要有效的方法來(lái)儲存大量的電能。慕尼黑工業(yè)大學(xué) (TUM) 的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新方法，可以將水性鋅離子電池的使用壽命延長(cháng)幾個(gè)數量級。它們現在可以承受數十萬(wàn)次充電和放電循環(huán)，而不是僅僅持續幾千次。
這項創(chuàng )新的關(guān)鍵是電池鋅陽(yáng)極的特殊保護層。該保護層解決了之前的問(wèn)題，例如針狀鋅結構(稱(chēng)為鋅枝晶)的生長(cháng)，以及引發(fā)氫氣形成和腐蝕的有害化學(xué)副反應。
該研究團隊由慕尼黑工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)院無(wú)機和金屬有機化學(xué)系主任 Roland A. Fischer 教授領(lǐng)導，他們?yōu)榇耸褂昧艘环N獨特的材料：一種名為 TpBD-2F 的多孔有機聚合物。這種材料在鋅陽(yáng)極上形成一層穩定、超薄且高度有序的薄膜，使鋅離子能夠有效地流過(guò)納米通道，同時(shí)使水遠離陽(yáng)極。
鋅電池是鋰離子電池的經(jīng)濟替代品
這項研究發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》雜志上，主要作者、博士生達雷解釋說(shuō)：“具有這種新保護層的鋅離子電池可以取代鋰離子電池，用于大規模儲能應用，例如與太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)結合使用。它們的使用壽命更長(cháng)，更安全，而且鋅比鋰更便宜、更容易獲得。”
雖然鋰仍然是電動(dòng)汽車(chē)和便攜式設備等移動(dòng)應用的首選，但其較高的成本和對環(huán)境的影響使其對大規模儲能的吸引力降低。
菲舍爾教授補充道：“這確實(shí)是一個(gè)了不起的研究成果。我們已經(jīng)證明，戴雷開(kāi)發(fā)的化學(xué)方法不僅有效，而且可控。作為基礎研究人員，我們主要對新的科學(xué)原理感興趣——在這里我們發(fā)現了一個(gè)。我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出第一個(gè)紐扣電池原型。我認為我們的研究成果沒(méi)有理由不能轉化為更大的應用?，F在，工程師們要采納這個(gè)想法并開(kāi)發(fā)適當的生產(chǎn)工藝。”
