في الآونة الأخيرة ، حقق فريق البروفيسور هو شيان هوا من كلية الفيزياء وهندسة الاتصالات بجامعة جنوب الصين للمعلمين والباحث المساعد لي هونغ في من مختبر مواد سونغشانهو تقدمًا بحثيًا مهمًا في مجال بطارية سوديا والزنك الهجينة ، ونشر نتائج بحث مهمة في المجلة الدولية العليا للطاقة AEM.
في السنوات الأخيرة ، تمت دراسة مجموعة متنوعة من بطاريات أنظمة المياه الجديدة القائمة على كيمياء الإقحام ، مثل البطاريات أحادية التكافؤ (بطاريات أيون الصوديوم ، بطاريات أيون البوتاسيوم) ، البطاريات متعددة التكافؤ (بطاريات أيون الزنك ، بطاريات أيون المغنيسيوم ، بطاريات أيون الألومنيوم). هذا النوع من البطاريات مشتق من أنواع مختلفة من الموارد الطبيعية المعدنية الغنية ، وله مزايا الأمان العالي والتكلفة المنخفضة وكثافة الطاقة العالية للكهرباء في نظام المياه. من المتوقع أن تحل محل بطارية الليثيوم أيون العضوية التقليدية كجيل جديد من أجهزة تخزين الطاقة واسعة النطاق. من خلال تصميم بطارية الأيونات الهجينة ، فهي لا تحتفظ فقط بخصائص الانتشار السريع للأيونات أحادية التكافؤ ، والهيكل المستقر والجهد التشغيلي العالي ، ولكن أيضًا في اختيار الأنود ، لم تعد تقتصر على عدد قليل من معادن الليثيوم / الصوديوم ، والتي يوفر بيئة تطبيق للاستخدام العملي للكهرباء في نظام المياه. ومع ذلك ، فإن المشكلة الأكثر أهمية التي تواجه الخلايا الهجينة من الصوديوم والزنك هي انخفاض كثافة الطاقة ، والتي تنتج عن نافذة الاستقرار الكهروكيميائية الضيقة (1.23 فولت) المتأصلة في إلكتروليتات التيار. عندما تحدث التفاعلات الكهروكيميائية خارج النافذة ، يحدث الماء وتطور الهيدروجين وتطور الأكسجين للحدث الضار ، مما يؤدي إلى تغيير في قيمة الرقم الهيدروجيني للكهارل ، لن يؤدي نمو التغصنات إلى تسريع سطح الكاثود فحسب ، بل يمكن أيضًا جعل مواد الأنود من انحلال المعادن الانتقالية ، مما يزيد من تسريع تآكل البطارية نفسها ، مما يؤثر على استقرار خرج البطارية الحالي.
من أجل حل المشكلات المذكورة أعلاه ، اعتمد فريق البحث إستراتيجية استبدال الترابط والمذيب الأمثل لإعادة بناء غلاف الذوبان الموجب وتحسين بيئة ترحيل الناقل بشكل فعال. تم بنجاح تصميم المنحل بالكهرباء الهجين مع نافذة كهروكيميائية بعرض 2.9 فولت و 19.6 مللي ثانية سم موصلية أيونية عالية. علاوة على ذلك ، من خلال إقران أنود الزنك بنوعين مختلفين من كاثودات الموصلات الفائقة للصوديوم (NASICON) ، كانت البطارية الهجينة NA-Zn مع أداء معدل جيد وعمر دورة طويل (1000 دورة من الشحن والتفريغ عند 3A g 1 كثافة التيار) كان تم الحصول عليها. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال الحساب النظري وتحليل خصائص XPS ، يساهم هيكل الذوبان لكمية صغيرة من جزيئات الماء في تكوين طور واجهة إلكتروليت كاثود تحتوي على NaF / ZnF2 على سطح الكاثود ، وبالتالي تثبيط التفاعلات الجانبية بشكل فعال مثل انحلال المعدن الانتقالي عند واجهة الكاثود. يقدم هذا البحث فكرة جديدة وحلًا لتصميم تيار إلكتروليت مع نافذة كهروكيميائية واسعة وحركية عالية للناقل.
