水系锌离子电池锌负极的研究进展

水系锌离子电池由于其高安全性、环境友好、低成本和高能量密度而成为大规模储能应用中最有前途的系统之一。与水系锌离子电池正极材料的大量研究相比,改善锌负极电化学性能的研究仍处于起步阶段。由于枝晶生长、自腐蚀和不可逆副产物的形成,锌负极面临循环性差和库仑效率低等挑战。为了弥补水系锌离子电池中锌负极的固有缺陷,近年来已经开发了一些有效策略,如负极和电解液之间的界面修饰、锌负极的结构设计以及电解液设计。介绍了锌负极的最新研究进展,对水系锌离子电池未来的研究和发展方向进行了展望。     

水系锌离子电池锰基正极材料研究现状

水系锌离子电池由于安全性高、环境友好、价格低廉，被认为是新型储能装置的有力竞争者。锰基氧化物具有理论比容量高、毒性低等优点，广泛应用于水系锌离子电池正极材料。围绕不同类型锰基氧化物(如二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰和氧化锰)的结构特点，结合最新研究进展，讨论了其储锌机理、目前存在的问题及优化策略，并对其未来发展趋势进行了展望。     

新型水系二次锌电池正极材料的研究

锌电池是一种新型的电化学储能器件,具有制备容易,环境友好,成本低,安全性能高,容量高等优点,是一种极具前景的电化学储能装置。目前,锌电池的研究主要集中在开发可以可逆嵌入与脱出锌离子的正极材料。本文合成了钒基化合物VS2,锌离子可以在其晶体结构中可逆的嵌入与脱出,具有优异的电化学性质,为新型水系二次锌电池的开发提供了借鉴。     

水系锌离子电池二氧化锰正极的储能特性及机理研究进展

水系锌离子电池在大型储能等领域具有很高的应用价值和发展前景.目前,水系锌离子电池的正极材料研究主要集中在锰基化合物(如二氧化锰、三氧化二锰、三氧化三锰等)、钒基氧化物以及普鲁士蓝类似物等材料.其中,二氧化锰具有电化学性能优良、储量丰富、价格低廉及安全环保等优势,成为当前最受关注的一类正极材料,近年来得到快速发展.但是,在充放电过程中,二氧化锰晶型多变且伴随其他表面反应,其反应机理复杂且存在一定争议.近两年来,随着研究的不断深入,其电化学反应机理逐渐明晰.围绕二氧化锰的晶体结构特点及其作为水系锌离子电池正极的性能,结合最新研究进展重点讨论了不同晶型二氧化锰的储能机理,并对其未来发展趋势进行了展望.     

水系锌离子电池及关键材料研究进展

水系锌离子电池作为一种新型二次离子电池,因其低成本、高安全、环境友好以及高功率密度等特点,在大规模储能等领域具有广阔的应用前景。以本课题组在水系锌离子电池领域的研究成果为基础,结合国内外同行的最新研究工作,主要从正极材料、负极材料和电解液3个方面系统性地总结了水系锌离子电池的研究进展,凝练出当前该领域电池循环寿命短等瓶颈问题并提出了"单相反应机制"等解决思路,最后对高能量密度、高安全、长寿命水系锌离子电池未来的研究和发展方向进行了展望。     

水系锌离子电池研究进展

可充电水系锌离子电池(AZIBs)因安全性高、环境友好、低成本等优势成为规模储能装置的候选者。目前水系锌离子电池的研究仍存在诸多问题和挑战,如正极材料不稳定,负极析氢、腐蚀,电解液电化学窗口较窄等。本文围绕水系锌离子电池的正极材料、负极材料、电解质材料、非活性材料(包括隔膜、集流体、黏结剂)进行了全面讨论与分析。总结概括了国内外的最新研究成果,同时归纳出最新的优化策略和研究方法,提出的整体系统优化策略。此外,本文分析了当前水系锌离子电池的研究与技术化的差距,讨论了未来水系锌离子电池研究的重点方面与系统优化方法,对锌离子电池技术化研究做出展望。     

水系锌离子电池的研究和产业化进展

水系锌离子电池是一种新型的绿色电池体系,不仅具有廉价、安全、环保的特点,还具有较高的功率密度,在储能等诸多领域具有很好的应用价值和发展前景。综述了水系锌离子电池正极材料、锌负极和电解液的基础研究和产业化进展,包括二氧化锰正极材料开发、电池器件制备和应用。总结了目前水系锌离子电池产业化的可行性和难点。提出了亟需解决的3个关键问题：首先,水系锌离子电池体系的反应机理仍需深入研究以指导高性能正负极材料开发;其次,高纯度二氧化锰正极材料、耐腐蚀集流体、耐刺穿隔膜等产业链关键环节缺失制约了商业化电池的开发;最后,从实验室到中试及规模化放大过程中电池性能明显降低,系统的电极制备和电池组装工艺仍需系统化研究。     

铁氰化锰水系锌离子电池正极材料性能研究

水系锌离子电池因其具有较高的理论容量(820 mAh/g)和较低的氧化还原电位(-0.76V vs.SHE),是一种较具潜力的储能系统.本论文通过共沉淀法制备了铁氰化锰(MnHCF),并将其作为水系锌离子电池正极材料,获得了优异的电化学性能.该材料在电流密度为60 mA/g时,表现出103.5 mAh/g的容量,在30...     

锌空气电池关键问题与发展趋势

电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。     

新型高比能水系电池研究取得进展

正基于水系电解液的储能电池具有安全性高、成本低和倍率性能优等特点,近几年发展迅速。然而,水系电解液的电化学窗口较窄(1.23 V),导致该类型电池的工作电压一般比较低;且水系电池对电极材料的选择较为严苛,稳定性和比容量均需大幅提升。低工作电压、低能量密度等瓶颈使得水系电池的规模应用面临巨大挑战。     

锂硫电池功能化粘合剂研究进展

随着可持续能源的发展和电子设备及电动汽车对储能设备性能要求的不断提高，高能量密度的锂硫电池体系受到了广泛关注。当前锂硫电池仍然面临单质硫和其放电产物的电子绝缘性、多硫化物的“穿梭效应”和循环过程中体积形貌的变化等科学与技术问题，阻碍其实际应用。针对锂硫电池的上述瓶颈，设计多功能粘合剂有望提升活性材料的利用效率及循环寿命。本文在近年来研究的基础上综述了锂硫电池中粘合剂的研究进展，具有包括面向抑制副反应的粘合剂、面向稳定电极片的多维度粘结的粘合剂和面向低界面电阻的粘合剂，并展望了锂硫电池多功能粘合剂面临的科学挑战和未来发展的机遇。     

锂硫催化：缘起与展望

锂硫电池因具有高理论能量密度(2 600 W·h/kg)、低成本、环境友好等优点成为最具有应用前景的储能系统之一,但多硫化物的穿梭效应阻碍了其实用化进程。在锂硫电池中引入催化作用,被认为是加快硫转化反应动力学,抑制穿梭效应最有效的策略之一。本文从锂硫电池化学角度出发,系统梳理了“锂硫催化”研究方向的缘起、催化机制及催化剂研究进展,提出了指导锂硫催化剂理性设计的活性描述符,最后对锂硫电池实用化进程进行了展望。     

锌离子电池常用电解质种类及研究进展

可充电锌离子电池由于成本低、安全性好和能量密度高等特点引起了广泛关注。电解质作为锌离子电池的重要组成部分，能提供电池正极和负极之间的锌离子迁移途径，并决定电池的电势窗口大小及反应机理的选择，决定着电池整体电化学性能的发挥。详细阐述了锌离子电池的工作原理，介绍了水系电解质、离子液体电解质、有机电解质、凝胶电解质、准固体/全固态电解质等研究进展，为锌离子电池的研发提供借鉴。     

表面活性剂提升水系锌离子电池性能

电解液的优化,对水系锌离子电池性能的提升有很大的影响。在常见的水系锌离子电池硫酸锌电解液中添加不同质量浓度的羧甲基纤维素钠(CMC- Na)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),以 V₂O₅为正极,锌为负极组成电池,通过研究常见物理性能和电化学性能发现,添加表面活性剂可以有效提高水系锌离子电池的性能,在电流密度 1A·g^-1 循环 200 圈后,各添加体系均表现出良好的性能。     

碳纳米管正极载体制备及在锂硫电池中的应用

锂硫电池因其高能量密度,材料来源广泛,成本低廉的优点,使其在下一代动力电池储能体系中,具有很大研究潜力。然而抑制穿梭效应是商业化锂硫电池亟待解决的关键问题。为解决"穿梭效应"严重的问题,我们采用碳纳米管作为正极载体材料,应用在锂硫电池中。碳材料通过范德华力物理吸附多硫化物,起到抑制多硫离子的作用。在0. 5 C电流密度下,首次放电高达980 m Ah/g,在循环100圈后,容量保持在586 m Ah/g。     

大连化物所研制出长寿命锌基液流电池用复合离子传导膜

正锌基液流电池(ZFBs)储能技术因其具有成本低、安全性高、环境友好等特点,在分布式储能领域展现出良好的应用前景。但是,由于锌枝晶/锌累积的问题,该类电池的发展受到循环寿命差和充放电性能差的限制。离子传导膜可调控锌沉积形貌和抑制枝晶生长,在提高电池循环稳定性方面发挥了重要作用。前期,研究团队发现通过膜材料荷电特性可实现对锌沉积方向和形貌的调控,从而大幅度提高锌基液流电池的面容量和电池的循环稳定性。     

钠离子电池正负极材料研究新进展

锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等优点在储能领域备受关注,但锂资源稀缺与分布不均制约了其大规模应用。基于与锂离子电池相似离子穿梭原理的钠离子电池,由于钠资源丰富、成本低廉、适合于大规模储能等优点近年来发展迅速。介绍一些典型的钠离子电池正负极材料的研究新进展,评述其应用可行性及目前面临的问题,为长寿命、低成本钠离子电池的设计与开发提供参考依据。     

半固态储能电池的研究进展

半固态储能电池结合了可充电电池的高能量密度和液流电池设计灵活的优点,是一种新型电化学储能技术,近年来受到人们的广泛关注。通过综述半固态电池在锂离子电池、锂硫电池、锌电池、空气电池、有机电池及其他不同类型的储能电池领域的研究进展,并探究了半固态电极中的活性材料、导电剂、电解液及电池结构对半固态电池性能的影响,进而对半固态电极发展中存在的问题进行了分析和总结,发现通过开发新材料与新化学体系,可有效提高半固态电池的性能。最后提出展望,今后半固态电池的研究重点为提高电池能量密度、循环稳定性以及降低浆料黏度等。     

基于尖晶石锰酸锂正极材料的新型水系储能体系

以水溶液为电解液的水系锂离子电池体系因其功率高、安全性好且成本低廉得到广泛的研究。由于水系电解液的电化学窗口较窄(≈1.23V),在选择水系锂离子电池正极材料时便受到了一定的限制。尖晶石锰酸锂LiMn_2O_4由于合适的充放电电压平台和较好的热稳定性,而且来源广、成本低、合成工艺简单、环境友好等特点,被认为是最具发展前景的水系锂离子电池正极材料。然而LiMn_2O_4在充放电过程中锰溶解导致电池较差的循环稳定性,这在很大程度上限制了其应用。LiMn_2O_4在水系电解液中的循环稳定性,尤其是高温下的循环稳定性,需要研究者深入探究。围绕LiMn_2O_4材料的合成与结构设计,研究了其在水系电解液中容量衰减机理,并基于LiMn_2O_4正极材料建立了一系列具有优异电化学性能的新型水系储能体系。     

液流电池多孔离子传导膜研究进展

液流电池具有安全性高、性价比高、寿命长、环境友好等特点，是大规模储能的首选技术之一。离子传导膜是液流电池的关键材料之一，其性质和成本与液流电池储能系统的性能和成本直接相关。多孔离子传导膜基于“尺寸筛分”效应实现对活性物质的隔离和对载流子的传导，具有选择性高、离子传导性高和稳定性好等特点，在液流电池中具有良好的应用前景。通过多孔离子传导膜的结构调控，可以进一步优化多孔离子传导膜的选择性、传导性等性能，从而推动液流电池的产业化。本文基于多孔离子传导膜的研究进展，总结不同多孔离子传导膜的修饰策略，包括成膜参数的调节、混合基质多孔离子传导膜的制备、复合多孔离子传导膜的制备和后处理，为离子传导膜进一步的结构调控和性能优化提供理论指导。