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不怕剪切和针刺 更轻更耐用的电池来了

本报讯 (记者 叶真) 储能电池产业发展如火如荼,水系锌碘电池因其安全性高、成本低、环保性能好,被视为下一代储能技术的热门候选。然而,长期以来,水系电池面临着循环寿命短、能量密度低、自放电严重等问题,成为制约其大规模应用的瓶颈。近日,记者从扬州大学了解到,该校师生团队在这一领域取得突破。

“我们创新性地将‘金属有机框架(MOF)’材料创新应用于水系锌碘电池,成功将电池循环寿命延长至5000次,较传统电池提升近10倍,同时让电池‘瘦身’三成,现在已进入储能企业和新能源汽车平台试用。”团队指导老师、扬州大学化学化工学院教授庞欢告诉记者。

“传统水系电池像一辆‘漏油的车’,能量在充放电过程中不断流失,循环寿命往往只有几百次。”庞欢解释,突破难题,要从材料源头入手,找到一种既能稳定储能又能高效释放能量的新结构。

于是,团队将目光投向了MOF基材料——一种由金属离子和多齿有机配体组成的框架结构纳米材料。“它像蜂窝一样布满小孔,能‘锁住’电解液中穿梭的离子。”团队成员、扬州大学化学化工学院大三学生余典恒解释,但由于MOF材料在电池充放电过程中容易发生结构坍塌,导致离子无法稳定存储和释放,因此如何让这些“蜂窝”稳定工作是最大挑战。

经过数次实验和调整,团队找到了一种稳定的合成方法——通过调控MOF部分的孔径大小和表面化学性质,同时引入碳纳米棒作为支撑骨架,成功制备出直径仅头发丝万分之一的微介孔碳纳米棒。

“使用MOF基材料制成的电池,不仅相比传统材料更加轻量化,还具有优异的柔韧性、可定制性和安全性,能够满足未来多种应用场景的需求。比如,当电池在折叠、剪切甚至被针刺的情况下,都依然能保持稳定工作。”庞欢表示。

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