科學(xué)家們使用新型的雙離子化學(xué)物質(zhì)制造了一個(gè)工作電池

導(dǎo)讀：科學(xué)家們使用新型的雙離子化學(xué)物質(zhì)制造了一個(gè)工作電池。該設(shè)計(jì)避免了當(dāng)今鋰離子電池中發(fā)現(xiàn)的許多稀有或昂貴的材料，而且起火的風(fēng)險(xiǎn)也天生較低。電池表現(xiàn)出了良好的性能，其創(chuàng)造者稱他們已經(jīng)確定了可以改善性能的幾個(gè)領(lǐng)域。

在克服目前鋰離子技術(shù)局限性的可能性中，尚未被探索的是雙離子電池，這種電池的正離子和負(fù)離子都在能量存儲(chǔ)中發(fā)揮作用。

這類電池具有使用低成本、安全材料實(shí)現(xiàn)高能量密度的強(qiáng)大潛力，但在較高電壓下的穩(wěn)定性和電解質(zhì)性能問題已被證明是難以克服的挑戰(zhàn)。然而，雙離子概念是科學(xué)家們感興趣的領(lǐng)域，一個(gè)來自美國(guó)和德國(guó)小組的聯(lián)合項(xiàng)目可能會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)。

該小組由美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）和德國(guó)明斯特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，制造了一種“鋅金屬雙離子電池”，該電池由鋅陽(yáng)極，天然石墨陰極和濃雙鹽水溶液組成。

該電池在論文中描述的高壓水石墨金屬鋅雙離子電池啟用天然石墨，發(fā)表在先進(jìn)能源材料。在測(cè)試中，它達(dá)到了2．5伏特的電壓，在200毫安/克（mA / g）的充電/放電電流下提供了大約110毫安時(shí)/克（mAh / g）的容量。在5000 mA / g的較高電流下，容量下降到60 mAh / g。200次循環(huán)后，電池保留了其初始容量的80%。

研究小組還表示，研究期間的其他發(fā)現(xiàn)給進(jìn)一步優(yōu)化性能帶來了希望。該論文的主要作者PNNL的Ismael Rodriguez解釋說：“在我們的研究中，通過實(shí)驗(yàn)工作和計(jì)算機(jī)模擬，我們能夠成功地闡明水溶液中石墨中陰離子嵌入的基本機(jī)制。因此，我們?yōu)檫M(jìn)一步研究用于電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能的雙離子技術(shù)獲得了重要的見解?！?/p>

該小組確信，它可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)化，而且它的實(shí)驗(yàn)室原型可以開發(fā)成具有足夠能量密度的電池，用于電網(wǎng)級(jí)存儲(chǔ)應(yīng)用。該小組總結(jié)說：“很明顯，需要對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。然而，這項(xiàng)工作展示了一種很有前途的本質(zhì)上安全、經(jīng)濟(jì)有效的大規(guī)模能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，面向基于雙離子水電池技術(shù)的電網(wǎng)級(jí)應(yīng)用?！?br />
責(zé)任編輯：xj