据《科技日报》报道,记者从中国科学院大连化学物理研究所获悉,该所研究团队在锌基电池膜材料的研究方面取得了新进展。通过膜材料的结构设计,团队实现了高表面容量和高电流密度条件下的均匀锌沉积过程,并对膜结构调节锌沉积过程的机理进行了详细的研究和探讨。
相关研究成果发表在《美国化学学会杂志》上。可再生能源的迅速发展促进了基于锌化学的高能量密度储能装置的开发和研究。锌二次电池具有成本低、安全性高、能量密度高、与水电解质相容性好等优点。
在储能领域,特别是在用户侧储能领域,具有良好的应用前景。然而,锌沉积过程中容易出现锌枝晶,这种现象在高表面容量和高电流密度条件下更为明显,严重影响电池的循环寿命。研究人员经过多次实验,开发了一种新的聚合物膜,其表面具有有序的波动条纹-图灵膜,可以在高电流密度下实现高表面容量的锌均匀沉积。李先锋研究员介绍,在图灵膜的设计中,膜表面条纹的波峰和波谷可以有效地调节锌酸盐(Zn(OH)42-)的分布,并通过控制微区的载流子流量提供更多的锌沉积空间。
同时,在成膜过程中,表面配位铜离子与(Zn(OH)42-)相互使用进一步导致锌的均匀沉积。报道了用图灵膜组装的碱性锌铁液流电池在高电流密度下能在超高表面容量条件下稳定工作,为开发高稳定性锌基二次电池提供了新思路。