科学家们使用新型的双离子化学物质制造了一个工作电池。该设计避免了当今锂离子电池中发现的许多稀有或昂贵的材料,而且起火的风险也天生较低。电池表现出了良好的性能,其创造者称他们已经确定了可以改善性能的几个领域。

在克服目前锂离子技术局限性的可能性中,尚未被探索的是双离子电池,这种电池的正离子和负离子都在能量存储中发挥作用。

这类电池具有使用低成本、安全材料实现高能量密度的强大潜力,但在较高电压下的稳定性和电解质性能问题已被证明是难以克服的挑战。然而,双离子概念是科学家们感兴趣的领域,一个来自美国和德国小组的联合项目可能会进一步推动这项技术。

该小组由美国西北太平洋国家实验室(PNNL)和德国明斯特大学领导,制造了一种“锌金属双离子电池”,该电池由锌阳极,天然石墨阴极和浓双盐水溶液组成。

该电池在论文中描述的高压水石墨金属锌双离子电池启用天然石墨,发表在先进能源材料。在测试中,它达到了2．5伏特的电压,在200毫安/克(mA / g)的充电/放电电流下提供了大约110毫安时/克(mAh / g)的容量。在5000 mA / g的较高电流下,容量下降到60 mAh / g。200次循环后,电池保留了其初始容量的80%。

研究小组还表示,研究期间的其他发现给进一步优化性能带来了希望。该论文的主要作者PNNL的Ismael Rodriguez解释说:“在我们的研究中,通过实验工作和计算机模拟,我们能够成功地阐明水溶液中石墨中阴离子嵌入的基本机制。因此,我们为进一步研究用于电网级储能的双离子技术获得了重要的见解。”

该小组确信,它可以实现这些优化,而且它的实验室原型可以开发成具有足够能量密度的电池,用于电网级存储应用。该小组总结说:“很明显,需要对这一系统进行优化。然而,这项工作展示了一种很有前途的本质上安全、经济有效的大规模能量存储系统,面向基于双离子水电池技术的电网级应用。”