创新解耦双盐电解质助力水基锌电池900次循环后续航93%

阿德莱德大学的研究团队正在探索创造更安全、更可持续的电动出行和电力系统的电池的方法。虽然锂离子电池目前是行业的首选，但资源供应的限制和环境问题正在促使人们寻找更耐用的替代品。

在化学工程学院的郭再平教授的带领下，研究小组正在探索可充电的水基锌电池（AZB）的可能性。

郭教授说：‘AZB会使用水基液体，通常是溶解了锌盐的水作为电解液，锌金属作为阳极。’

“这种液体是水溶性的，因此不易燃，这使得它比其他电池安全得多。它们也是一种有前景的替代品，因为锌资源丰富、环境影响低，而且电池的高体积容量。”

然而，AZB的生命周期有限，主要是因为它们的工作温度范围狭窄，这减缓了它们的实际应用。AZB中锌与电解质之间的反应是不可控的，这可能导致氢气释放和电池内部腐蚀。

郭教授的团队开发了一种解耦双盐电解质（DDSE）——一种使用两种不同锌盐的电池电解质，以增强液体性能，控制离子的行为。这个研究已经在期刊Nature Sustainability上发表。

“一种盐帮助电池在不同温度下正常工作，并提升电池的充电速度，而另一种盐则是用来保护电池内部的锌金属，这样电池的使用寿命就能更长，”来自化学工程学院的第一作者李冠杰说。

“它们一起让电池的性能非常出色。电池不仅可以快速充电，还能在广泛的温度范围内正常工作，而且在不使用时几乎没有能量损失。

“在我们的DDSE中，第一种盐是锌高氯酸盐Zn(ClO4)2，它主要以液态存在，并控制电池在冻结时的表现以及离子的移动速度。

"第二种盐类物质硫酸锌，ZnSO4，粘附在锌金属表面，保护其不受损害。因为每种盐都在各自的区域内发挥作用，电池的整体性能显著提升。我们使用了许多先进工具来观察这种特殊的分布，并理解其背后的科学原理。”

高级研究员兼共同作者张士林博士表示，这些电池经过900次充放电循环后，仍然保持93%的容量，并且在-40°C到+40°C的温度范围内都能正常工作。

“这是我们领域首次实现如此平衡的性能，”张博士表示。

"与传统的高浓度或有机-水混合电解质的‘清水’设计不同，我们的解耦策略产生了一种不可燃、经济实惠且可持续的电解质配方，保留了水系的固有优点。

"这种方法为在智能电网和电动汽车中实际部署AZBs提供了一条清晰的路径，这反过来为各国提供了更安全、更可持续的能源。

"我们接下来的步骤是将这种电解质应用到更实际的电池系统中。我们希望对配方进行微调，同时改善其他电池部件，以便我们能够构建一个具有长寿命、高能量密度和低成本的真正的电池原型。”