化学家开发出有前途的廉价可持续的电池用于电网储能

滑铁卢大学的化学家开发出了一种长效的锌离子电池，其价格仅为目前锂离子电池价格的一半，可以帮助社区从传统的发电厂转向可再生的太阳能和风能生产。

滑铁卢科学学院的Linda Nazar教授和她的同事做出了重要发现，该发现发表在《自然能源》杂志上。

该电池使用安全，不易燃，无毒的材料和pH值中性的水盐。它由水基电解质，带柱状的钒氧化物正极和廉价的金属锌负极组成。电池通过称为插层的可逆过程发电，在该过程中，带正电的锌离子从锌金属负极中被氧化，穿过电解质，并插入正极中的钒氧化物纳米片层之间。这驱动了电子在外部电路中的流动，从而产生了电流。反向过程需要付费。

该电池代表了固态材料中锌离子嵌入的首次演示，该材料满足四个重要标准：高可逆性，速率和容量，并且不形成锌枝晶。它提供了1,000多个循环，保留了80%的容量，估计的能量密度为每升450瓦时。锂离子电池也可以通过嵌入锂离子来运行，但是它们通常使用昂贵的，易燃的有机电解质。

加拿大固态能源材料研究主席，化学系大学研究教授纳扎尔说：“全球对可持续能源的需求促使人们寻求一种可靠，低成本的存储方式。” “我们开发的水性锌离子电池是此类应用的理想选择，因为它价格相对便宜并且本质上是安全的。”

未来十年，全球储能市场预计将增长到250亿美元。制造商的好处是他们可以低成本生产这种锌电池，因为其制造不需要特殊条件，例如超低湿度或处理锂离子电池所需的易燃材料。

Nazar实验室的博士后研究员，该论文的第一作者Dipan Kundu说：“过去的重点是最小化便携式电子市场和汽车的尺寸和重量。” “网格存储需要不同类型的电池，这使我们获得了研究不同材料的许可。”

电解液中的水不仅促进锌离子的移动，而且还膨胀了两层板之间的空间，就像婚礼蛋糕的层状结构一样，为锌提供了足够的空间，可以随着电池循环进入和离开正极结构。电极材料的纳米级尺寸和电池的高电导率水性电解质也提高了其循环寿命和响应时间。

Nazar的小组与联合能源存储研究中心的研究人员一起，正在研究非水电解质中基于Mg2 +的多价离子嵌入电池。他们是第一个在TiS2硫代松油和层状硫化物中报告高度可逆的Mg循环的化合物，这代表了15多年来首次报道的新型高性能Mg插入材料。他们的论文发表在今年早些时候的《能源与环境科学》和《 ACS能源快报》上。