赵金保教授课题组

多价金属电池

近年来,随着能源危机与环境污染问题的日益加剧,减少化石能源的使用、大力发展新型可再生能源的趋势势不可挡。可充电电池作为一种重要的电化学储能设备,目前在大型储能和便携式电子设备中应用广泛。锂离子电池能量密度高(200 Wh kg-1),应用最广泛,但是锂资源的相对匮乏以及在全球分布不均导致其价格昂贵,并且也存在潜在的由锂枝晶引起的安全性问题,限制着其进一步的发展。因此,开发低成本、高安全性、高能量密度的电化学储能设备对于未来储能的发展至关重要。

多价金属电池(镁电池、锌电池和铝电池等)是一种近年发展起来的极具潜力的新型二次电池。与锂离子电池组成类似,多价金属电池主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。与锂离子电池相比,多价金属电池有很多优点:(1)镁、锌和铝等资源储量比锂资源丰富,价格比锂便宜得多,多价电池的开发利用对中国的发展具有重大战略意义;(2)多价金属作为负极是多电子反应,具有很高的体积比容量(图1)。(3)多价金属电池与锂电池相比,安全性能更有保障。

                                   

金属电池的质量比容量与体积比容量对比

但是目前来说多价金属电池依旧存在着诸如以下的问题:镁金属与传统电解液的兼容性较差;锌金属沉积的不稳定性;多价金属离子的高电荷密度导致无合适正极材料等。本课题组致力于这些问题的解决,展开多方面的研究。




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