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中国教育报:南开大学 研制出“水系锌离子”电池

来源: 中国教育报 2017年4月17日7版     发稿时间: 2017-04-19 09:57

  本报讯(通讯员 马超)近日,南开大学化学学院博士研究生张宁针对“水系锌离子”电池设计出全新正极材料及电解液,首次将阳离子缺陷型锌锰氧化物(ZnMn2O4)用于正极,并使用高浓度大阴离子电解液三氟甲烷磺酸锌(Zn(CF3SO3)2),使锌离子电池效能、安全性、稳定性等均有大幅提升和改进。

  据悉,研究团队通过不断探索优化实验条件,利用低温溶液法成功合成阳离子缺陷型ZnMn2O4用作正极。该材料尺寸约为15nm,具有丰富的阳离子缺陷。这种独特结构,利于提升Zn离子在尖晶石结构中的脱嵌动力学,可逆容量达到150mAh/g,实现Zn的有效储存,大大提升锌离子电池的循环稳定性,循环500次后,容量保持率高达94%。此外,团队对比硫酸锌(ZnSO4)、硝酸锌(Zn(NO3)2)、氯化锌(ZnCl2)和三氟甲烷磺酸锌(Zn(CF3SO3)2)4种电解液发现,三氟甲烷磺酸锌作为大阴离子结构的电解液,具备良好的锌离子沉积、析出动力学,100%库伦效率即可实现快速充电且能量“零浪费”。同时,张宁进一步研究不同电解液浓度对电化学性能的影响发现,高浓的电解液可以有效减少Zn离子的溶剂化效应,降低水分解等副反应,可提高电池体系稳定性。

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