向可再生能源的過渡需要有效的方法來儲存大量的電能。慕尼黑工業(yè)大學(xué) (TUM) 的研究人員開發(fā)出了一種新方法，可以將水性鋅離子電池的使用壽命延長幾個數(shù)量級。它們現(xiàn)在可以承受數(shù)十萬次充電和放電循環(huán)，而不是僅僅持續(xù)幾千次。

這項創(chuàng)新的關(guān)鍵是電池鋅陽極的特殊保護層。該保護層解決了之前的問題，例如針狀鋅結(jié)構(gòu)(稱為鋅枝晶)的生長，以及引發(fā)氫氣形成和腐蝕的有害化學(xué)副反應(yīng)。

該研究團隊由慕尼黑工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)院無機和金屬有機化學(xué)系主任 Roland A. Fischer 教授領(lǐng)導(dǎo)，他們?yōu)榇耸褂昧艘环N獨特的材料：一種名為 TpBD-2F 的多孔有機聚合物。這種材料在鋅陽極上形成一層穩(wěn)定、超薄且高度有序的薄膜，使鋅離子能夠有效地流過納米通道，同時使水遠離陽極。

鋅電池是鋰離子電池的經(jīng)濟替代品

這項研究發(fā)表在《先進能源材料》雜志上，主要作者、博士生達雷解釋說：“具有這種新保護層的鋅離子電池可以取代鋰離子電池，用于大規(guī)模儲能應(yīng)用，例如與太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠結(jié)合使用。它們的使用壽命更長，更安全，而且鋅比鋰更便宜、更容易獲得。”

雖然鋰仍然是電動汽車和便攜式設(shè)備等移動應(yīng)用的首選，但其較高的成本和對環(huán)境的影響使其對大規(guī)模儲能的吸引力降低。

菲舍爾教授補充道：“這確實是一個了不起的研究成果。我們已經(jīng)證明，戴雷開發(fā)的化學(xué)方法不僅有效，而且可控。作為基礎(chǔ)研究人員，我們主要對新的科學(xué)原理感興趣——在這里我們發(fā)現(xiàn)了一個。我們已經(jīng)開發(fā)出第一個紐扣電池原型。我認為我們的研究成果沒有理由不能轉(zhuǎn)化為更大的應(yīng)用。現(xiàn)在，工程師們要采納這個想法并開發(fā)適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝。”