科学家开发出具有安全经济的锌金属双离子电池

据外媒报道，由美国和德国科学家组建的一个研究小组日前宣布，开发出了一种新型双离子电池，这种电池的正电荷和负电荷的离子采用都是活跃的金属元素。其设计防止采用当前锂离子电池中的稀有或成本昂贵的金属材料，并且降低了电池着火的固有风险。

这种双离子电池表现出了很好的性能，研究人员还确定了可以改善其应用性能的几个领域；并指出，在克服锂离子电池技术局限性的研究中，双离子电池将成为替代锂离子电池的重要电池技术。

这种电池具有材料成本低廉、安全可靠、高能量密度的强大潜力，但是研究中也发现，目前难以克服在较高电压下的稳定性和电解质的性能问题。尽管如此，双离子电池仍是科学家感兴趣的研究项目，美国和德国科学家组成的这个团队共同研究的这个项目可能会进一步推动该技术发展。

该研究小组的科学家来自美国西北太平洋国家实验室（PNNL）和德国明斯特大学，他们研发一种“锌金属双离子电池”，该电池由锌阳极、天然石墨阴极和双离子盐水溶液组成。

该电池的工作原理在《先进能源材料》杂志中发表的一篇名《使用天然石墨生产高压石墨锌金属双离子电池》的论文中进行了描述。在其性能测试中，该电池在持续2.5V的电压和200mA/g的充电/放电电流的情况下的容量大约为110mAh/g。而在2.5V、5000mA/g较高电流下，其容量下降到60mAh/g。在200次充放电循环后，该电池保留了其初始容量的80％。

这个研究小组表示，在这项工作中取得的其他成果将会进一步优化性能。美国西北太平洋国家实验室（PNNL）科学家、论文的重要作者IsmaelRodriguez解释道，“在我们的研究中，我们能够通过实验工作和计算机模拟成功地阐明水基体系中石墨中阴离子嵌入的基本机制。因此，我们已经获得了对用于电网级储能的双离子技术进行进一步研究的重要见识。”

该研究小组确信能够实现这些优化，并且这种电池的实验原型可以被开发成一种具有足够能量密度的电池，用于电网规模储能应用。该小组总结说，“很明显，我们仍要对这种电池的性能进行完善和优化。然而，这项工作展示了一种有前途的、本质上安全并且具有成本效益的电池技术，这种电池将适用于大规模储能应用。”