鋅碘電池壽命問題有望解決 木質(zhì)素磺酸鈉粘結(jié)劑或堪重用
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】鋅碘電池是以鋅和碘作為正負(fù)極活性物質(zhì)，以混合酸或氫碘酸作為電解液的電池。其構(gòu)造主要包括鋅電極(負(fù)極)、碘電極(正極)以及氫碘酸電解質(zhì)三部分。因其在效能、環(huán)保以及安全性上的優(yōu)勢，近年來鋅碘電池受到了科研人員的廣泛關(guān)注。
鋅碘電池的工作原理與大多數(shù)蓄電池并無二異。在電解質(zhì)的作用下，鋅金屬氧化成鋅離子，并釋放出電子，這些電子沿著電路流到碘電極處，在碘電極上，碘分子接受電子并還原為碘離子，同時放出電子，這些電子回流到鋅電極處，完成了一個電化學(xué)反應(yīng)過程。
但相較于鋰電池，鋅和碘的儲備量及價格都更具優(yōu)勢，因此，鋅碘電池的理論生產(chǎn)成本更低。在這個基礎(chǔ)上，鋅碘電池還能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能量密度，并且能在較寬的溫度范圍內(nèi)正常工作。同時得益于其主要材料，鋅碘電池的重量相對較輕，便于攜帶和使用。
然而鋅碘電池卻存在一個關(guān)鍵性問題——電池壽命。鋅碘電池同時面臨多碘化物穿梭效應(yīng)和鋅可逆性差等問題，這些問題會直接影響電池內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移行為，還會降低電池的抗自放電性能。
就在近日，這個難題似乎找到了突破口。海南大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院團(tuán)隊的新研究指出，采用木質(zhì)素衍生物-木質(zhì)素磺酸鈉作為鋅碘電池載碘正極粘結(jié)劑，可以有效同步抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭等問題，提高電池使用壽命。
據(jù)介紹，基于木質(zhì)素磺酸鈉粘結(jié)劑制作的活性炭載碘正極，具有更窄的氧化還原電壓間隙。這意味著電池在充放電過程中，電壓變化范圍更小，電池的效率和穩(wěn)定性也因此得到了提高。與此同時，木質(zhì)素磺酸鈉粘結(jié)劑的使用還促進(jìn)了電池內(nèi)部電荷的更快轉(zhuǎn)移。這有助于電池在充放電過程中更快地響應(yīng)外部需求，保證電池的響應(yīng)速度與輸出功率。此外，更窄的氧化還原電壓間隙也能提升電池的抗自放電性能。
研究團(tuán)隊從理論層面解釋了這一現(xiàn)象的原因：木質(zhì)素磺酸鈉分子單體結(jié)構(gòu)對碘離子、碘單質(zhì)和碘三負(fù)離子具有強(qiáng)吸附能。這種強(qiáng)吸附能不僅有助于抑制活性碘在電解液中的溶解，還降低了碘負(fù)載正極周圍碘三負(fù)離子和碘五負(fù)離子的濃度，從而進(jìn)一步提高了電池的性能。
鋅碘電池是目前公認(rèn)的鋰離子電池的可行替代品之一，而這次的成果，一定程度上解決了鋅碘電池發(fā)展的一個根本性難題，我們有理由相信隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋅碘電池的性能將進(jìn)一步提升。或許在不遠(yuǎn)的將來，鋅碘電池將會普及開來，為國家發(fā)展提供幫助。
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