新技术可提高下一代含水电池

时间：2022-05-31 12:25:06 来源：

新技术克服下一代水电池电池的寿命极限。

由Hee-Takim教授领导的研究团队通过Bedionand BioMetular Engineering部门开发了水性锌/溴氧化还原电池（ZBBS），通过鉴定和解决锌的恶化问题报告的所有氧化还原电池中的最佳寿命。电极。

Kaist纳米融合研究所的先进电池中心负责人Kim教授表示，“我们提出了一种克服下一代水电池的寿命限制的新技术。它不仅比传统的锂离子电池便宜，但它可以促进可再生能源的扩展和能量存储系统的安全供应，这些能量储存系统可以以超过80％的能量效率运行。“

发现ZBBS具有超过5,000个循环的稳定寿命，即使在100mA / cm2的高电流密度下也是如此。还证实，与全球报告的氧化还原流量电池（RFB）相比，它代表了最高的产出和预期寿命，其使用其他氧化还原伴侣如溴 - 溴，碘，锌 - 铁和钒。

最近，更多的关注已经专注于能量存储系统（ESS），可以通过将新的和深夜功率存储在大量的情况下，并在必要时向电网提供给电网来补充可再生能源的间歇性，并满足峰值电力需求。

然而，目前是ESS的核心技术的锂离子电池（LIBS）被批评，因为不适合ESS，这是由于其目的地出点火和火灾的固有风险而储存大量电力。事实上，共有33例韩国利用LIBS的ESS有火灾事故，35％的ESS设施被关闭。据估计，损失超过7000亿韩元。

通过高密度碳缺陷界面抑制锌枝晶颗粒形成的技术概述。

结果，水基RFB造成了很大的关注。特别是，自20世纪70年代以来，已经为ESSS开发了使用超低成本溴化物（ZnBr2）作为活性材料的ZBB，其优点是电池电压高，能量密度高，价格低的其他RFB。然而，直到现在，由于锌电极引起的寿命短，ZBBS的商业化已经延迟。特别地，在充电和放电过程中锌金属的不均匀“树突”生长行为导致电池中的内部短路，这缩短了其寿命。

研究小组指出，通过锌核对具有低表面能的碳电极表面的表面扩散发生自聚集，并确定自聚集是通过基于量子力学的计算机模拟和透射电子形成锌枝晶形成的主要原因显微镜。此外，发现在某些碳扰结构中抑制了锌核的表面扩散，从而没有产生树突。

除去一个碳原子的单个空位缺损，交换锌核和电子，并强烈偶联，从而抑制表面扩散并实现均匀的核产生/生长。该研究团队将具有高密度故障结构的碳电极应用于ZBB，在高电荷电流密度（100mA / cm2）下实现5,000个循环的寿命特性，这是Libs的30倍。

这款ESS技术可以通过能够通过技术推动安全和廉价的氧化还原电池的技术为私营部门提供环保能源，预计将再次引起注意。

参考：“由Zn的外部轨道杂交引发的Zn和单空穴杂交的树突式Zn电沉积”通过Ju-Hyuk Lee，Riyul Kim，Soohyun Kim，Junyun Heo，Hyeokjin Kwon，Jung Hoon Yang和Hee- 2020年5月27日，能源与环境科学的德克基姆：
10.1039 / D0EE00723D

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