科学家表示锌离子电池用于电网存储的前景目前被高估了

为了能够将可再生太阳能和风能储存在电网上，以便在没有阳光和无风的时候使用，科学家们正在研究多种不同类型的化学物质，以用于大型-可用于电网存储的规模电池。

一种称为水性锌离子电池(AZIB)的电池化学候选物已被确定为一种有前途的电网存储技术，可以帮助最大限度地发挥可再生能源的优势。AZIBs的可承受性和安全性的基础依赖于使用锌，一种关键的可持续金属，作为电池中的阳极材料。

与商业化锂离子电池中的锂相比，锌的天然含量更高，并且与水的相容性更高，因此可以直接使用具有成本效益、不易燃的水基电解质。

然而，滑铁卢大学的研究人员作为总部位于美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的储能研究联合中心的一部分，在一项新研究中，科学家们提出，公开文献中的许多说法都是错误的被错误地高估了，锌离子电池仍然面临着许多挑战。一篇基于这项研究的论文“迈向用于电化学储能的实用水性锌离子电池”发表在8月11日的Joule网络版上。

滑铁卢大学教授LindaNazar说：“锌阳极为水系锌离子电池带来了高安全性和低成本，因为它对大多数水基电解质都很稳定。”学习。“然而，在充放电循环过程中，锌往往会以随机和尖状晶体的形式生长——称为树枝状晶体——这在给电池充电时很容易导致短路。尽管已经报道了许多解决锌枝晶问题的策略，但只有少数它们可以满足实际应用的要求。”

挑战也存在于阴极方面。根据Nazar的说法，水基电解质中的水分子可以自发地分解成氢氧根离子和质子。虽然质子在来回穿梭到电池阴极材料的过程中与锌离子竞争——这一过程称为嵌入——但剩余的氢氧根离子可以与锌结合。该反应会产生称为层状锌双氢氧化物的化合物，Nazar说这些化合物会沉淀在阴极表面并“将锌从方程式中移除，在非常有害的副反应中使表面绝缘。”

在Nazar看来，锌电池面临的主要问题是如何抑制水分活度。她说，答案可能在于一种非水/水混合电解质，它可以帮助隔离水，防止其离解。“这些电解质已被证明在确保锌离子插入主导化学方面非常有效，”她说。

Nazar发现了一些涉及锌电池的研究的另一个显着缺点，断言以极高循环率运行电池的研究往往基于质子插入而不是锌嵌入。“锌电池的超高速循环无助于大规模电网存储，”她说。“我们正试图打破纪录——仅以中等速率循环，然后进行电解质工程以抑制水离解。”

一篇基于这项研究的论文“迈向用于电化学储能的实用水性锌离子电池”发表在8月11日的Joule网络版上。

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