╱ 研究领域 ╱

新型电池的电解质开发

[项目1]  高性能中性锌空气电池

╱ 项目背景 ╱

锌空气电池具有高理论能量密度、高安全性的优点，是一种具有前景的储能技术。

然而，传统的锌空气电池采用高浓度碱性溶液作为电解液，在使用过程中电解液会发生碳酸化，形成的碱金属碳酸盐或亚碳酸盐会对阴极产生损坏，从而影响电池的使用寿命和供电能力。

╱ 项目内容 ╱

本项目是能量密度更高、寿命更长、成本更低的新型中性锌空气电池。课题组开创了2电子反应锌空气电池的全新机制，自主设计了聚合物电解质的组分，得到中性的聚合物电解质，避免了传统碱性锌空气的副反应损伤阴极的问题，从而降低了电池的自放电效应，提高了电池的能量密度和使用寿命。

本项目锌空气电池负极的锌负极利用率提升至83%以上，电池能量密度达470Wh/kg，成本仅约0.1元/ Wh。本项目技术已申请中国发明专利。

╱ 项目背景 ╱

负极材料是锂离子电池储存锂的主体，“硅”因具有理论容量高、工作电压稳定和元素储量丰富等优势，是最有前景的锂离子电池负极材料之一。此外，将硅体积缩小到纳米级（低于临界值），可以避免在充放电过程中硅基材料体积膨胀并碎裂的问题，从而提高结构稳定性和循环寿命。然而，纳米硅材料价格高昂（约80万元/吨），不利于锂离子电池负极的产业化发展。

╱ 项目内容 ╱

本项目是微米级硅负极，在保持高容量和稳定性的基础上，大幅降低了材料成本。课题组通过构筑薄且韧的界相，解决高容量负极固体电解质间面相（SEI）造成的电子/离子失活问题，抑制体积膨胀，稳定负极结构。本项目高容量微米硅负极首效约为94%，可逆容量高达3300mAh/g，500圈循环率保持85%。微米硅材料成本远低于纳米硅，仅约0.3万元/吨。

╱ 项目总结 ╱

综上所述，本项目微米级硅负极在高容量、低成本、环境友好等方面具有显著优势，对锂离子电池负极规模化、产业化的可行性具有积极推动意义。希望与新型电池研发、制造的企业单位合作，开展产业化探索。

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