中國粉體網(wǎng)訊  近日，據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站消息，該�；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院陳維教授課題組設(shè)計了一種穩(wěn)定的金屬/金屬-鋅合金異質(zhì)結(jié)界面層，實現(xiàn)了大面容量（200mAh/cm²）下無鋅枝晶的穩(wěn)定沉積和溶解反應(yīng)以及高達274Wh/kg的鋅溴電池能量密度。另外，大容量鋅溴電池展示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，電池模組與光伏面板集成展示了其對可再生能源的存儲能力。相關(guān)研究型論文已在國際期刊《自然・通訊》發(fā)表。

水系鋅電池具有低成本、長壽命、高安全的特點，是下一代大規(guī)模儲能電池技術(shù)最有力的競爭者。然而鋅電池面臨一系列的問題，嚴(yán)重影響了其產(chǎn)業(yè)化進程：鋅負極存在不可控的副反應(yīng)如枝晶生長、析氫等，限制了電池的循環(huán)壽命；鋅電池中過高的正負極比和較低的面容量降低了電池的能量密度；缺乏對 Ah 級大容量電池的性能研究及其在儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用探索。

研究人員設(shè)計了一種二維銻/銻鋅合金（Sb/Sb₂Zn₃）異質(zhì)結(jié)界面層用于穩(wěn)定鋅在大面容量下的沉積/溶解。Sb/Sb₂Zn₃異質(zhì)結(jié)界面在鋅沉積過程中表現(xiàn)出對鋅原子較強的吸附性及均勻的電場分布，從而實現(xiàn)了200mAh/cm²超高面容量下無枝晶的鋅沉積/溶解。此外，使用該異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面修飾的無鋅負極與溴正極結(jié)合裝配成了無負極鋅溴電池，顯示出274Wh/kg的理論能量密度以及62Wh/kg的實際能量密度。容量為500毫安時的大容量鋅溴電池表現(xiàn)出超過400次的穩(wěn)定循環(huán)。進一步放大到1.5Ah的電池在不同的串并聯(lián)形式下均表現(xiàn)出優(yōu)異的放電電壓和效率。此外，能量為9Wh(6V,1.5Ah) 的鋅溴電池模組與光伏板集成展示了其實用的可再生能源儲存能力。

據(jù)介紹，該成果通過設(shè)計金屬 / 金屬鋅合金異質(zhì)結(jié)界面獲得了具有優(yōu)異性能的無負極鋅溴電池，這將為鋅電池在大規(guī)模儲能中的應(yīng)用開辟新的道路。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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