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加拿大滑铁卢大学开发的新型廉价锌离子电池,可用于电网储能

2016-10-19 417浏览 标签: 加拿大电网储能锌离子电池
研究内
      这种电池使用安全、不易燃、无毒性、pH中性的水基盐材料。包括水性电解液,氧化钒正极材料和廉价的金属锌负极材料。电池通过可逆嵌入过程产生电力,锌金属负极上带正电的锌离子被氧化,通过电解质嵌入到氧化钒纳米片层间。驱动外电路电子流动,产生电流。该研究团队首次论证了锌离子可以嵌入到固体材料中,并同时满足高可逆性、倍率性能、容量和无锌枝晶等要求。1000次循环后仍具有80%的容量保持率,估算能量密度为450Wh/L。锂电池同样采用可逆嵌入过程运行,但是一般使用昂贵、易燃的有机电解质。


       电解质中的水不仅有利于锌离子的运动,也起到胀罐层状结构之间空间的作用,就像婚礼蛋糕的层状结构一样,在电池循环过程中使锌具有足够的空间进入和离开电极结构。电极材料的纳米级尺寸和高电导率水性电解质也完善了电池的循环寿命和响应时间。全球储能市场预计在未来10年内增长250亿美元。电池制造商会因生产这种廉价锌离子电池而大大获益,因为这种锌离子电池制备工艺无需超低湿度或者处理易燃材料等特殊条件。


研究背景

       目前大规模储能应用电池的特点包括廉价、高可靠性和环境友好等特点,同时要具有高功率特性。但是,现有电池技术很难同时满足大规模储能的要求,传统的铅酸电池会污染环境,功率性能较差循环寿命较短;全钒液流电池的制作成本又居高不下,因此,急需一种廉价、性能优异的储能电池。
       Linda Nazar教授开发的锌离子电池具有长寿命、高能量密度、高稳定性、环境友好等特点适合于大规模储能应用领域,其生产成本只有目前锂电池的一半,极具市场竞争力。

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