发布时间：2024-11-02 00:32:37 来源: sp20241102
科技日报海口8月13日电 （记者王祝华 通讯员唐天正）13日，记者从海南大学获悉，该校海洋科学与工程学院史晓东/田新龙教授团队，基于高通量理论计算和锌离子交换策略，开发出适用于水系锌碘电池的莫来石基固态电解质。相关研究成果发表在国际学术期刊《先进材料》上。
碘元素是海洋中蕴藏丰富的一种卤族元素，平均每升海水中约含碘0.06毫克，海洋总碘储量预计达930亿吨。开发高性能、长寿命的水系锌碘电池，对于推动海洋卤素资源高价值利用具有重要意义。
研究人员介绍，锌枝晶、活性碘溶解和多碘化物穿梭效应，是当前诱发锌碘电池容量衰减，造成其短寿的首因。史晓东和田新龙一致认为，研发适用于水系电池的新型固态电解质是解决这一根源性问题，提高锌碘电池容量保持率、延长其使用寿命的突破点。
为此，该研究团队通过理论计算和电化学测试，发现莫来石基固态电解质具有本征电子绝缘、低锌离子扩散能垒和多碘化物强吸附作用等优良特性。这些特性使它能够起到隔膜和电解液的双重作用，有效隔离锌金属负极和载碘正极的氧化还原反应。在电池循环过程中，莫来石基固态电解质能够引导锌负极侧锌离子均匀地沉积和剥离行为，抑制锌枝晶和副产物生长，同时在载碘正极侧能够抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭效应，从而降低电池容量的衰减速率。
田新龙表示，此次研究工作首次将储量丰富、廉价易得的天然矿物质用作水系电池固态电解质，兼顾水系电池低成本、高性能的应用需求，既能为长寿命水系储能器件研发提供新思路，又能指导矿物质基固态电解质的优化设计，并促进其在锌基二次电池中的推广应用。
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