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現的許多稀有或昂貴的材料,而且起火的風險也天生較低。電池表現出了良好的性能,其創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揮用途。

這類電池具有使用低成本、安全材料實現高能量密度的強大潛力,但在較高電壓下的穩定性和電解質性能問題已被證明是難以克服的挑戰。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,研究期間的其他發現給進一步優化性能帶來了希望。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,我們為進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,它可以實現這些優化,而且它的實驗室原型可以開發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,要對這一系統進行優化。然而,這項工作展示了一種很有前途的本質上安全、經濟有效的大規模能量存儲系統,面向基于雙離子水電池技術的電網級應用。”