天大研发低成本高性能电解液 解决锌电池产业化进程关键问题

  中化新网讯 近日,天津大学化工学院先进碳与纳米能源实验室、清华大学深圳国际研究生院先进能源材料团队和中科院金属所先进炭材料研究部,研发出一种与金属锌兼容的低成本新型不可燃含水有机电解液。该电解液解决了金属锌负极在水系电解液中的枝晶、腐蚀等难题。

  可充电水系锌电池因安全性高、资源丰富、成本低廉、环境友好等优点,在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。然而,金属锌在负极/电解液界面处存在着严重的枝晶生长和腐蚀等问题,严重限制了水系锌电池的库伦效率和使用寿命,制约了高性能锌电池的产业开发和实际应用。

  项目团队研发出由水合四氟硼酸锌盐和乙二醇溶剂组成的新型电解液。作为阻燃剂的水合四氟硼酸锌盐赋予了电解液优异的不可燃特性。乙二醇的高沸点及其与盐中的水分子和四氟硼酸根阴离子间形成的丰富氢键网络使电解液兼具难挥发和宽温域的特点。与此同时,水合四氟硼酸锌盐解离出的四氟硼酸根阴离子和水分子会进一步与金属锌发生反应,在锌负极表面原位形成氟化锌固态电解质界面层,有效保护金属锌负极,避免了由于锌枝晶刺穿隔膜以及锌与电解液间的腐蚀副反应导致的电池过早失效。

  该电解液解决了金属锌负极在水系电解液中的枝晶、腐蚀等难题,同时巧妙克服了传统有机电解液成本与安全性难以兼顾的瓶颈,为开发新一代兼具高安全、低成本、高性能电池电解液提供了全新的思路,有望推动高性能锌电池的产业化应用。

  该研究成果《用于可持续锌电池的不可燃含水有机电解液》在线发表于《自然—可持续性》上。同期配发的评述认为,此工作利用廉价并环境友好的电解液解决了锌电池产业化进程中的几个关键问题,提供了可靠、性价比高的电池解决方案。

关键字:电解液
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