近日，海南大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院海洋清潔能源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在電池循環(huán)性能提升研究上取得突破，相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。該研究通過(guò)采用鋅離子沸石基固體電解質(zhì)，有效解決了傳統(tǒng)鋅離子電池中循環(huán)穩(wěn)定性差的難題，為無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)設(shè)計(jì)提供了新的理論與實(shí)踐依據(jù)。

鋅離子電池因安全性高、環(huán)保且成本低，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域潛力巨大。然而，其鋅負(fù)極易出現(xiàn)析氫反應(yīng)、腐蝕及生成惰性副產(chǎn)物，正極材料也存在溶解問(wèn)題，極大限制了電池的循環(huán)壽命與廣泛應(yīng)用。其中，電解質(zhì)中過(guò)多的活性水分子是引發(fā)正負(fù)極問(wèn)題的關(guān)鍵因素。

針對(duì)這一現(xiàn)狀，海南大學(xué)團(tuán)隊(duì)將目光投向沸石材料。沸石具有規(guī)則孔徑、形狀以及高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，其鋁氧四面體結(jié)構(gòu)能促進(jìn)離子平穩(wěn)傳輸，是理想的固體電解質(zhì)候選材料。團(tuán)隊(duì)利用鋅離子交換技術(shù)，成功制備出富含鋅離子的沸石基固體電解質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)顯示，采用該固體電解質(zhì)的電池展現(xiàn)出優(yōu)異性能。在負(fù)極，析氫、腐蝕和惰性副產(chǎn)物生成等問(wèn)題得到有效抑制；在正極，材料溶解和釩離子穿梭現(xiàn)象顯著減少。同時(shí)，由于固體電解質(zhì)中鋅離子遷移能壘低，正極實(shí)現(xiàn)了可逆的嵌入/脫出，進(jìn)一步保障了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。以鋅-鋅沸石-十釩酸銨電池為例，在0.5A/g電流密度下循環(huán)1010圈后，容量保有率高達(dá)84.9%，而使用硫酸鋅電解質(zhì)的電池在循環(huán)800圈后容量幾乎歸零。即便在60℃高溫環(huán)境下，新電池循環(huán)110次后仍能保持239.2mAh/g的高容量。

海洋科學(xué)與工程學(xué)院副教授史曉東介紹，團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究成果不僅為解決鋅離子電池的關(guān)鍵問(wèn)題提供了切實(shí)可行的方案，而且為無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)的設(shè)計(jì)開(kāi)拓了新方向。未來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷優(yōu)化與完善，有望推動(dòng)鋅離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，助力能源存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。