近年來，鋰電池在充電池市場上，堪稱一枝獨秀，但不能彎曲和不耐高溫、容易起火等安全隱憂，一直是鋰電池的弱點。因此關(guān)于水系鋅離子電池的研究逐年增加。近日，武漢理工大學(xué)學(xué)生團隊聚焦水系鋅離子電池，項目所研制的鋅離子電池，具備成本低、能量密度高和安全環(huán)保等優(yōu)勢，其研究成果論文《高性能新型鋅離子電池研制與優(yōu)化機制研究》獲得第十六屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽全國特等獎，該項目為湖北省本屆唯一一個全國特等獎。
領(lǐng)獎現(xiàn)場
武漢理工大學(xué)學(xué)生項目團隊針對水系鋅離子電池存在倍率性能不足和循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，分別采用了梯度摻雜構(gòu)建內(nèi)建電場和電化學(xué)活化重構(gòu)兩種策略，對錳系和釩系正極材料進行了調(diào)控和優(yōu)化，從而提升了鋅離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和容量，對下一代新型電化學(xué)儲能體系提供了理論和實驗支撐。其所采用的技術(shù)是全國首發(fā)，技術(shù)成效十分明顯，所優(yōu)化的鋅離子電池的倍率性處于同領(lǐng)域領(lǐng)先的地位；鋅離子電池的壽命達到2000次，現(xiàn)有的鋰離子電池的壽命基本在1000次以內(nèi)。
本項目所研制的鋅離子電池，具備成本低、能量密度高和安全環(huán)保等優(yōu)勢，有望替代鋰離子電池和鉛酸電池在大規(guī)模儲能中應(yīng)用，并且在5G基站的建設(shè)上具有應(yīng)用前景。
國賽展演現(xiàn)場
2017年6月，團隊成員進入武漢理工大學(xué)納米重點實驗室學(xué)習(xí)，廉思甜、喻科菘和李智三名學(xué)生在實驗室的相互交流中，發(fā)現(xiàn)都十分關(guān)注水系鋅離子電池，三人結(jié)伴研究這個領(lǐng)域。研究過程中，團隊最大的困難是如何將正極材料二氧化錳的性能，調(diào)控到符合二次電池應(yīng)用要求的程度。團隊花費了6個多月，經(jīng)過各種實驗，終于攻克了這一難題，通過鈦元素摻雜的方式。“2017年暑假，我們?nèi)齻€人每天都呆在實驗室，做實驗查資料，嘗試了很多方法，也失敗了很多次。實驗成功的時候，我們都覺得努力沒白費，心里很欣慰?！绷继鸶嬖V說到。2018年初，團隊通過實驗成功實現(xiàn)了水系鋅離子電池的優(yōu)化，接下來團隊成員會進行實驗數(shù)據(jù)整理、論文寫作，研究成果會以學(xué)術(shù)論文形式呈現(xiàn)出來。
