中新網(wǎng)大連4月11日電 (記者 楊毅)記者11日從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)獲悉,該所研究員楊維慎和副研究員朱凱月團(tuán)隊近日在堿性鎳鋅電池研發(fā)方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊提出了一種新型正極的設(shè)計策略,通過在氫氧化鎳正極上負(fù)載氧還原催化劑,制備出了“可呼吸式”氫氧化鎳正極,顯著提高了鎳鋅電池的能量轉(zhuǎn)化效率和循環(huán)穩(wěn)定性。
相關(guān)成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上,該工作的第一作者是大連化物所博士研究生謝威立。
電池是日常生活中使用最廣泛的物品之一,在便攜電源和動力電池領(lǐng)域中,堿性鎳鋅電池因其具有能量密度大、功率密度高等優(yōu)點而極具發(fā)展?jié)摿?。氫氧化鎳是最為理想的鎳鋅電池正極之一,具有成本低、氧化還原電位高等優(yōu)點。然而在充電過程中,氫氧化鎳被氧化后容易在電極表面發(fā)生析氧副反應(yīng),導(dǎo)致電池的能量轉(zhuǎn)化效率低,并且循環(huán)穩(wěn)定性差。
本工作中,研究團(tuán)隊制備了一種新型的“可呼吸式”氫氧化鎳正極。
據(jù)大連化物所研究員副研究員朱凱月介紹,電池在充電時產(chǎn)生氧氣,類似于人體‘呼氣’的行為,而放電時消耗氧氣就像“吸氣”一樣。在充電過程中正極產(chǎn)生的氧氣可以在放電過程中被氧還原催化劑利用,從而顯著提高鎳鋅電池的能量轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。
同時,鎳鋅電池的電極和電解質(zhì)均得到改善,電池的循環(huán)穩(wěn)定性也得到提升。在循環(huán)50小時后,鎳鋅電池仍然保持穩(wěn)定。此外,傳統(tǒng)鎳鋅電池正極側(cè)的氫氧化鎳顆粒出現(xiàn)了嚴(yán)重的破裂脫落問題,而鎳鋅電池正極側(cè)的顆粒仍維持良好的納米片形貌。
大連化物所研究員楊維慎表示,該工作不僅開發(fā)出了一種能夠利用鎳鋅電池副產(chǎn)物的“可呼吸式”正極,同時,它揭示了貧電解液體系堿性電池失效的根本原因,為高能量密度和高穩(wěn)定性鎳鋅電池的設(shè)計提供了新思路。下一步,團(tuán)隊將增大可呼吸正極活性物質(zhì)和催化劑的載量,并重點解決鋅負(fù)極鈍化問題,最終實現(xiàn)高能量密度和高循環(huán)穩(wěn)定性的鎳鋅電池。(完)
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