13日，記者從海南大學(xué)獲悉，該校海洋科學(xué)與工程學(xué)院史曉東/田新龍教授團隊，基于高通量理論計算和鋅離子交換策略，開發(fā)出適用于水系鋅碘電池的莫來石基固態(tài)電解質(zhì)。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《先進材料》上。

碘元素是海洋中蘊藏豐富的一種鹵族元素，平均每升海水中約含碘0.06毫克，海洋總碘儲量預(yù)計達930億噸。開發(fā)高性能、長壽命的水系鋅碘電池，對于推動海洋鹵素資源高價值利用具有重要意義。

研究人員介紹，鋅枝晶、活性碘溶解和多碘化物穿梭效應(yīng)，是當(dāng)前誘發(fā)鋅碘電池容量衰減，造成其短壽的首因。史曉東和田新龍一致認(rèn)為，研發(fā)適用于水系電池的新型固態(tài)電解質(zhì)是解決這一根源性問題，提高鋅碘電池容量保持率、延長其使用壽命的突破點。

為此，該研究團隊通過理論計算和電化學(xué)測試，發(fā)現(xiàn)莫來石基固態(tài)電解質(zhì)具有本征電子絕緣、低鋅離子擴散能壘和多碘化物強吸附作用等優(yōu)良特性。這些特性使它能夠起到隔膜和電解液的雙重作用，有效隔離鋅金屬負(fù)極和載碘正極的氧化還原反應(yīng)。在電池循環(huán)過程中，莫來石基固態(tài)電解質(zhì)能夠引導(dǎo)鋅負(fù)極側(cè)鋅離子均勻地沉積和剝離行為，抑制鋅枝晶和副產(chǎn)物生長，同時在載碘正極側(cè)能夠抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭效應(yīng)，從而降低電池容量的衰減速率。

田新龍表示，此次研究工作首次將儲量豐富、廉價易得的天然礦物質(zhì)用作水系電池固態(tài)電解質(zhì)，兼顧水系電池低成本、高性能的應(yīng)用需求，既能為長壽命水系儲能器件研發(fā)提供新思路，又能指導(dǎo)礦物質(zhì)基固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計，并促進其在鋅基二次電池中的推廣應(yīng)用。