循環(huán)可充電海水電池迎來新突破

2024-10-08 14:49:05來源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：海水電池閱讀量：4182

　　海水電池泛指利用海水作為電解質(zhì)的化學(xué)電源。由于海水本身是一種天然的鹽溶液緊密相關，成分滿足電池電解質(zhì)的基本需求更默契了，因此海水電池是一種理論上電池結(jié)構(gòu)精簡，且無需攜帶電解質(zhì)共同學習，不會產(chǎn)生重金屬污染的新型儲能技術(shù)順滑地配合，受到了學(xué)界的高度關(guān)注。并且在海洋探測效高、水下通信、島礁供電基礎、應(yīng)急照明等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景性能。

　　然而由于目前使用海水電池的主要場景依舊以海洋環(huán)境或需要利用海水作為電解質(zhì)的特定場景為主，加上海水資源本身足夠豐富對外開放，因此目前研制的海水電池主要以能夠穩(wěn)定供電的一次性電池為主技術創新。這也導(dǎo)致了目前海水電池中存在許多未被解決的技術(shù)難題，例如氯離子可逆存儲技術(shù)資料，而這些難題限制了可循環(huán)海水電池的開發(fā)廣泛應用。

　　而就在近日，海南大學(xué)“海洋清潔能源”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)針對此實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破橫向協同，成功研制出了一種基于天然海水電解液的超長循環(huán)壽命哪些領域、可重復(fù)充電的氯離子電池，完成了對可持續(xù)水系電池的一次技術(shù)革新不斷創新。

　　據(jù)悉建立和完善，為了解決氯離子可逆存儲技術(shù)難題，研究團(tuán)隊(duì)通過查閱文獻(xiàn)和高通量計(jì)算參與水平，篩選了10余種潛在的無機(jī)氯離子存儲材料大型，并嘗試合成其中7種服務效率，最終選定高導(dǎo)電性的層狀材料MXene作為電池儲氯電極。MXene的高導(dǎo)電性能夠幫助離子和電子快速傳輸重要意義，穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)又能夠確保氯離子在材料層間的可逆嵌入和脫出(MXene材料具有氯表面端基統籌發展，這是一種可調(diào)控的表面官能團(tuán)，可以與海水中的氯離子形成共價(jià)相互作用體系，這是一種弱相互作用創新科技，能夠?qū)崿F(xiàn)氯離子的可逆存儲)，從而保證了電池的循環(huán)性能與循環(huán)壽命覆蓋。

　　值得一提的是異常狀況，再實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了氯離子對于電池殼體和集流體的腐蝕性同樣是限制海水電池性能的原因高效，因此針對該問題應用創新，研究團(tuán)隊(duì)修改了設(shè)計(jì)方案。一方面機構，電池的集流體選用了更耐氯離子腐蝕的碳紙和鈦箔的特性；另一方面，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了連接工藝基礎，并對電池的殼體進(jìn)行防腐蝕處理提供堅實支撐。這樣重新設(shè)計(jì)后的海水電池，穩(wěn)定性和整體性都有了保障高產。

　　而在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中信息化技術，新的電池不但再性能上表現(xiàn)突出，還能夠承受40000次循環(huán)測試良好，證明了其實(shí)用性逐步顯現。除此之外，從成本角度來說引領，由于海水本身資源產(chǎn)量就足夠豐富自動化裝置，加上MXene電極材料中不含鋰、鈷等價(jià)格昂貴金屬元素應用前景，因此這種可循環(huán)海水電池綠色無毒的同時有很大提升空間，生產(chǎn)成本也不高，符合可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境需求首次。而我們也有理由期待這項(xiàng)新成果完成落地轉(zhuǎn)化的那一天可能性更大。

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