最新干电极技术可使水性电池阴极性能翻倍
最新干电极技术取得突破性进展，成功实现了水性电池阴极性能的翻倍提升，这一创新技术将有助于提高电池的能量密度和充电速度，推动电池性能达到新的高度，该技术的突破对于电动汽车、储能系统等领域的发展具有重要意义，有望为未来的能源转型和可持续发展提供强有力的支持。
阿德莱德大学的研究人员开发出一种用于水性电池的新型干电极，其阴极性能是碘电池和锂离子电池的两倍多。“我们开发了一种用于锌碘电池的新型电极技术，避免了传统的碘湿混合方法，”领导该团队的阿德莱德大学化学工程学院纳米技术系主任、能源与催化材料中心主任乔世章教授说。
研究人员将活性材料混合成干粉，并将它们卷成厚实的自支撑电极，同时在电解液中添加了少量一种名为1，3，5-三氧杂环己烷的简单化学物质，这种物质在充电过程中会在锌表面形成一层柔性保护膜。这层保护膜可以防止锌在充电和放电过程中形成尖锐的枝晶（即在锌阳极表面形成的针状结构），从而避免电池短路。
水性锌碘电池为电网规模的储能提供了卓越的安全性、可持续性和成本效益，但其性能仍然落后于锂离子电池。
研究团队在《焦耳》杂志上发表了他们的研究成果。
参与这项研究的阿德莱德大学化学工程学院研究员韩武表示：“这种新的电极制备技术使每平方厘米的活性材料负载量达到了创纪录的 100 毫克。 ”
采用新电极制成的软包电池在充电后，经过750次循环后仍保留了88.6%的容量，纽扣电池在经过500次循环后仍保留了近99.8%的容量。研究人员利用同步红外测量技术直接观察了锌层上保护膜的形成过程。
由于碘负载量高且锌界面牢固，每个电池能够以更低的重量和成本存储更多能量。这一进展有望使锌碘电池更接近大规模或电网储能应用的实际应用。
与现有的电池技术相比，该团队的发明有几个优势：
容量更高：干电极比湿法加工制成的电极具有更多的活性材料，后者的容量通常低于 2 mA h cm²。
降低自放电和穿梭损失：干电极的致密结构有助于防止碘泄漏到电解质中，否则会降低性能。
更好的锌稳定性：在运行过程中形成保护膜，防止枝晶生长并显著延长电池的循环寿命。
乔教授表示：“新技术将使能源存储供应商受益，特别是对于可再生能源整合和电网平衡而言，他们将获得成本更低、更安全、寿命更长的电池。需要大型、稳定能源库的行业，例如公用事业和微电网，可以更快地采用这项技术。”
该团队计划进一步开发该技术以扩展其功能。通过采用卷对卷制造技术，可以扩大电极的生产规模。
通过优化更轻的集流体并减少过量电解液，系统整体能量密度可从约45瓦时/千克（Wh kg −1）翻倍至约90 Wh kg −1。我们还将采用相同的干法工艺，测试溴体系等其他卤素化学体系的性能。
编译自/ScitechDaily
