近日，中科院大連化學物理研究所研究員李先鋒團隊針對鋅基液流電池充電時電解液中鋅離子濃度持續(xù)降低的特點，研究了不同濃度下的鋅沉積過程，闡明了鋅沉積形貌與電池性能的關系，為鋅基液流電池高穩(wěn)定性鋅負極的構(gòu)筑奠定了理論基礎。相關研究結(jié)果發(fā)表在《能源與環(huán)境化學》上。
鋅基液流電池具有安全性好、能量密度高、環(huán)境友好等特點，在大規(guī)模儲能領域具有較好的應用前景。然而，負極側(cè)的鋅枝晶和脫落等對電池的循環(huán)穩(wěn)定性有一定影響。目前，針對鋅均勻沉積調(diào)控策略與機理的研究主要集中在低電流密度、低面積容量和恒定鋅離子濃度的電池體系。
此次，研究人員研究了鋅溴液流電池體系充電時鋅的沉積過程，發(fā)現(xiàn)當電解液中鋅離子濃度較高時，鋅沉積行為受瞬時成核模式控制，容易生長成致密塊狀的形貌。隨著充電過程中負極側(cè)鋅離子濃度下降，鋅的成核方式轉(zhuǎn)變?yōu)闈u進成核，鋅的優(yōu)勢晶面改變，沉積形貌呈雜亂苔蘚狀。同時，團隊采用原子力顯微鏡原位觀察了鋅的沉積過程。研究表明，當鋅離子濃度超過0.4 摩爾/升時，鋅溴液流電池可保持較高的庫倫效率和較長的循環(huán)穩(wěn)定性。
該研究為高能量密度、長壽命鋅基液流電池的研究開發(fā)奠定了理論基礎。
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