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儲能需求下可充電鋅金屬電池的商業(yè)化 改進可充電金屬電池策略

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年01月11日  

來自美國陸軍研究實驗室和馬里蘭大學的科學家提出了一系列策略,以幫助可充電鋅金屬電池達到商業(yè)可行性,并和其他儲能技術競爭。


研究人員將他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然能源》雜志上,題為在可充電電池中實現(xiàn)高鋅可逆性。他們說,這項技術要實現(xiàn)極其可逆的鍍鋅/脫鋅,庫侖效率(CEs)接近100%。它測量電子在電池中轉移的充電效率。它是由從電池中提取的總電荷和整個循環(huán)中注入電池的總電荷的比值給出的。


可充電鋅金屬電池(RZMB)為現(xiàn)有鋰電池和新興鋰金屬電池供應了引人注目的補充,可以滿足未來不斷上升的儲能需求。最近的多項報道表明,優(yōu)化的電解質通過實現(xiàn)極為可逆的鍍鋅/剝離,庫侖效率(CE)接近100%,解決了RZMB的一個世紀挑戰(zhàn)。


但是,已公布的測試方法和條件之間的差異嚴重困擾著電解質性能的比較。缺乏嚴格和標準化的協(xié)議正迅速成為正在進行的研究和商業(yè)化努力的障礙。


研究人員表示這項技術的重要問題是鋅金屬和電極之間的相互用途,這是導致設備庫侖效率低下的原因。他們還指出了巨大的電壓極化和樹枝狀失效的傾向:這兩種因素都困擾著鋅的可逆性長達幾個世紀,可以追溯到亞歷山德羅沃爾塔的銅/鋅堆。


他們說,在統(tǒng)一的條件下缺乏標準的CE測定協(xié)議這妨礙了電解質系統(tǒng)之間的有效比較是目前阻礙類似電池商業(yè)化的原因。


他們解釋說:這不僅在準確評估技術狀況方面造成了公眾的困惑,而且更重要的是,它阻止了研究人員開發(fā)和評估新材料,也阻礙了向最有前途的系統(tǒng)分配資源。


為了解決這一問題,學者們對電化學鍍的可逆性和鋅金屬電極的剝離研究進行了分析。分析的四個關鍵參數(shù)是面積電流密度,每個周期的面積容量,鍍鋅的累積容量,以及相關的庫侖效率。他們的研究表明在報告的CE結果和鋅電池制造的相關性之間存在顯著的差距。


他們寫道:循環(huán)伏安法(CV)除了作為初步篩選技術的用途外,在未來的研究中應該排除對鋅或所有金屬基電池化學物質進行CE測定的方法。循環(huán)伏安法是一種電勢動態(tài)電化學測量方法,通過循環(huán)工作電極的電位并測量出現(xiàn)的電流來實現(xiàn)。


據(jù)分析,作為一種替代方法,他們建議采用恒電流蓄水池CE方法,該方法具有電流密度、面積容量和上限截止電壓的標準參數(shù)。他們將這種溶液含義為一種強大的篩選工具,用于測量鋅體系的商業(yè)可行性,并建立對電鍍/剝離可逆性和鋅形態(tài)、枝晶形成和循環(huán)壽命之間聯(lián)系的更好的理解。

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