南开大学高容量储能电池研究获重大突破

记者20日从南开大学了解到，我国大容量储能电池研究取得重大进展。该校陈军院士团队首次以有机醌为正极，研制出大容量、高放电频率的水性锌二次电池，这也为我们早日告别高污染的水性铅酸电池提供了可能。这项研究结果已发表在最新一期的《美国科学促进会科学进展》杂志上。随着太阳能、风能等可再生能源利用率的不断提高，开发低成本、高性能的可充电储能电池已成为世界追求的目标。锌价格低廉，理论容量为每克820毫安时，具有良好的水相容性和稳定性，适合大规模生产和应用，因此可充电水性锌电池具有广阔的应用前景。然而，水性锌电池的发展一直受到阴极材料种类少和锌脱嵌动力学慢的问题的困扰。有机醌在自然界中无处不在，研究人员从植物、真菌、海洋动物和昆虫中发现了2400多种醌。开发基于非脱嵌反应机理和多电子转移的新型有机醌类电极材料，对提高锌电池的容量和循环稳定性具有重要意义。目前，电活性醌电极通常使用有机电解质。根据相似相容性原理，醌类化合物容易溶解在有机溶剂中，导致活性物质损失，电池寿命短。陈军院士团队多年来一直致力于有机醌类电极材料的设计、制备和应用。他们通过使用电解质改性、聚合、盐化、负载等方法，不仅提高了醌类的容量保持率，而且通过合理的结构设计，将醌类作为正极应用于可充电水性锌电池中，首次获得每克335毫安时的比容量。充放电平台之间的电压差低至70mV，能源效率高达93%，循环次数为1000次。该团队开发的有机水性锌电池可提供每公斤220瓦时的能量密度，远远超过常用的水性铅酸电池，相当于目前商用的锂离子电池。水基锌电池具有能量密度高、安全可靠、成本低、环保等优点，也为未来电动汽车、大规模储能等重大应用提供了新的选择。记者20日从南开大学了解到，我国大容量储能电池研究取得重大进展。该校陈军院士团队首次以有机醌为正极，研制出大容量、高放电频率的水性锌二次电池，这也为我们早日告别高污染的水性铅酸电池提供了可能。这项研究结果已发表在最新一期的《美国科学促进会科学进展》杂志上。随着太阳能、风能等可再生能源利用率的不断提高，开发低成本、高性能的可充电储能电池已成为世界追求的目标。锌价格低廉，理论容量为每克820毫安时，具有良好的水相容性和稳定性，适合大规模生产和应用，因此可充电水性锌电池具有广阔的应用前景。然而，水性锌电池的发展一直受到阴极材料种类少和锌脱嵌动力学慢的问题的困扰。有机醌在自然界中无处不在，研究人员从植物、真菌、海洋动物和昆虫中发现了2400多种醌。开发基于非脱嵌反应机理和多电子转移的新型有机醌类电极材料，对提高锌电池的容量和循环稳定性具有重要意义。目前，电活性醌电极通常使用有机电解质。根据相似相容性原理，醌类化合物很容易溶解在有机溶剂中，而……

导致活性物质的损失和电池寿命短。陈军院士团队多年来一直致力于有机醌类电极材料的设计、制备和应用。他们通过使用电解质改性、聚合、盐化、负载等方法，不仅提高了醌类的容量保持率，而且通过合理的结构设计，将醌类作为正极应用于可充电水性锌电池中，首次获得每克335毫安时的比容量。充放电平台之间的电压差低至70mV，能源效率高达93%，循环次数为1000次。该团队开发的有机水性锌电池可提供每公斤220瓦时的能量密度，远远超过常用的水性铅酸电池，相当于目前商用的锂离子电池。水基锌电池具有能量密度高、安全可靠、成本低、环保等优点，也为未来电动汽车、大规模储能等重大应用提供了新的选择。

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