如今,电动汽车和便携设备越来越普及,人们对高性能、低成本的储能系统的需求也越来越大。科学家们发现,锌这种金属很有潜力。它在地壳中的含量不算少,成本只有锂的十分之一,而且安全性高,对环境也很友好,被认为是下一代电池的“潜力股”。
不过,锌电池也有一个很大的问题。在充放电的时候,锌表面很容易长出枝晶,就像树根一样,会刺穿电池隔膜,导致短路甚至起火。而且,锌还会和水反应产生氢气,让电池效率变低,这可真是让人头疼。
好在,电子科技大学、南洋理工大学和湖北大学的研究团队想出了一个办法。他们设计了一种新的电解质,叫混合双盐电解质(HDE)。这种电解质的设计很有创意,有望解决锌电池的这些难题。
研究团队发现,锌金属阳极在充放电时,界面稳定性不好,特别是低电流密度下,很容易腐蚀和析氢,导致效率降低。于是,他们开发了混合双盐电解质,通过合适的盐组合和共溶剂,优化了锌离子的溶剂化结构,让锌沉积更均匀,还抑制了副反应。
为了实现均匀的锌沉积和稳定的界面,团队通过理论计算和模拟,筛选出最优的共溶剂组合,还提出了双盐策略。这种设计让锌金属阳极的库仑效率达到了99.95%,效果非常显著。
实验结果也很让人振奋,混合双盐电解质在测试中表现优异,库仑效率远高于单盐和双盐电解质,对称电池能稳定运行2000小时以上,全电池循环性能也很出色。各种分析也证明了这种电解质的有效性。