(資料圖片僅供參考)

為了能夠將可再生太陽能和風能儲存在電網上，以便在沒有陽光和無風的時候使用，科學家們正在研究多種不同類型的化學物質，以用于大型-可用于電網存儲的規模電池。

一種稱為水性鋅離子電池(AZIB)的電池化學候選物已被確定為一種有前途的電網存儲技術，可以幫助最大限度地發揮可再生能源的優勢。AZIBs的可承受性和安全性的基礎依賴于使用鋅，一種關鍵的可持續金屬，作為電池中的陽極材料。

與商業化鋰離子電池中的鋰相比，鋅的天然含量更高，并且與水的相容性更高，因此可以直接使用具有成本效益、不易燃的水基電解質。

然而，滑鐵盧大學的研究人員作為總部位于美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的儲能研究聯合中心的一部分，在一項新研究中，科學家們提出，公開文獻中的許多說法都是錯誤的被錯誤地高估了，鋅離子電池仍然面臨著許多挑戰。一篇基于這項研究的論文“邁向用于電化學儲能的實用水性鋅離子電池”發表在8月11日的Joule網絡版上。

滑鐵盧大學教授LindaNazar說：“鋅陽極為水系鋅離子電池帶來了高安全性和低成本，因為它對大多數水基電解質都很穩定。”學習。“然而，在充放電循環過程中，鋅往往會以隨機和尖狀晶體的形式生長——稱為樹枝狀晶體——這在給電池充電時很容易導致短路。盡管已經報道了許多解決鋅枝晶問題的策略，但只有少數它們可以滿足實際應用的要求。”

挑戰也存在于陰極方面。根據Nazar的說法，水基電解質中的水分子可以自發地分解成氫氧根離子和質子。雖然質子在來回穿梭到電池陰極材料的過程中與鋅離子競爭——這一過程稱為嵌入——但剩余的氫氧根離子可以與鋅結合。該反應會產生稱為層狀鋅雙氫氧化物的化合物，Nazar說這些化合物會沉淀在陰極表面并“將鋅從方程式中移除，在非常有害的副反應中使表面絕緣。”

在Nazar看來，鋅電池面臨的主要問題是如何抑制水分活度。她說，答案可能在于一種非水/水混合電解質，它可以幫助隔離水，防止其離解。“這些電解質已被證明在確保鋅離子插入主導化學方面非常有效，”她說。

Nazar發現了一些涉及鋅電池的研究的另一個顯著缺點，斷言以極高循環率運行電池的研究往往基于質子插入而不是鋅嵌入。“鋅電池的超高速循環無助于大規模電網存儲，”她說。“我們正試圖打破紀錄——僅以中等速率循環，然后進行電解質工程以抑制水離解。”

一篇基于這項研究的論文“邁向用于電化學儲能的實用水性鋅離子電池”發表在8月11日的Joule網絡版上。

關鍵詞： 科學家們 氫氧根離子 滑鐵盧大學