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。因此關于水系鋅離子電池的研究逐年增加。近日，武漢理工大學學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”全國大學生課外學術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。
領獎現(xiàn)場
武漢理工大學學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建內建電場和電化學活化重構兩種策略，對錳系和釩系正極材料進行了調控和優(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儲能體系提供了理論和實驗支撐。其所采用的技術是全國首發(fā)，技術成效十分明顯，所優(yōu)化的鋅離子電池的倍率性處于同領域領先的地位；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。
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)模儲能中應用，并且在5G基站的建設上具有應用前景。
國賽展演現(xiàn)場
2017年6月，團隊成員進入武漢理工大學納米重點實驗室學習，廉思甜、喻科菘和李智三名學生在實驗室的相互交流中，發(fā)現(xiàn)都十分關注水系鋅離子電池，三人結伴研究這個領域。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，調控到符合二次電池應用要求的程度。團隊花費了6個多月，經過各種實驗，終于攻克了這一難題，通過鈦元素摻雜的方式?！?017年暑假，我們三個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。”廉思甜告訴說到。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，研究成果會以學術論文形式呈現(xiàn)出來。
