導讀:科學家們使用新型的雙離子化學物質制造了一個工作電池。該設計防止了當今鋰離子電池中發(fā)現(xiàn)的許多稀有或昂貴的材料,而且起火的風險也天生較低。電池表現(xiàn)出了良好的性能,其創(chuàng)造者稱他們已經確定了可以改善性能的幾個領域。

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

這類電池具有使用低成本、安全材料實現(xiàn)高能量密度的強大潛力,但在較高電壓下的穩(wěn)定性和電解質性能問題已被證明是難以克服的挑戰(zhàn)。然而,雙離子概念是科學家們感興趣的領域,一個來自美國和德國小組的聯(lián)合項目可能會進一步推動這項技術。

該小組由美國西北太平洋國家實驗室(PNNL)和德國明斯特大學領導,制造了一種“鋅金屬雙離子電池”,該電池由鋅陽極,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)表在先進能源材料。在測試中,它達到了2．5伏特的電壓,在200毫安/克(mA/g)的充電/放電電流下供應了大約110毫安時/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)給進一步優(yōu)化性能帶來了希望。該論文的重要作者PNNL的IsmaelRodriguez解釋說:“在我們的研究中,通過實驗工作和計算機模擬,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制。因此,我們?yōu)檫M一步研究用于電網級儲能的雙離子技術獲得了重要的見解。”

該小組確信,它可以實現(xiàn)這些優(yōu)化,而且它的實驗室原型可以開發(fā)成具有足夠能量密度的電池,用于電網級存儲應用。該小組總結說:“很明顯,要對這一系統(tǒng)進行優(yōu)化。然而,這項工作展示了一種很有前途的本質上安全、經濟有效的大規(guī)模能量存儲系統(tǒng),面向基于雙離子水電池技術的電網級應用。”