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锌碘电池寿命问题有望解决 木质素磺酸钠粘结剂或堪重用
2024年12月25日 11:19:10
来源：Ky开元集团 作者：小王 点击量：5140
海南大学海洋科学与工程学院团队的新研究指出，采用木质素衍生物-木质素磺酸钠作为锌碘电池载碘正极粘结剂，可以有效同步抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭等问题，提高电池使用寿命。
【化工仪器网 行业百态】锌碘电池是以锌和碘作为正负极活性物质，以混合酸或氢碘酸作为电解液的电池。其构造主要包括锌电极(负极)、碘电极(正极)以及氢碘酸电解质三部分。因其在效能、环保以及安全性上的优势，近年来锌碘电池受到了科研人员的广泛关注。
锌碘电池的工作原理与大多数蓄电池并无二异。在电解质的作用下，锌金属氧化成锌离子，并释放出电子，这些电子沿着电路流到碘电极处，在碘电极上，碘分子接受电子并还原为碘离子，同时放出电子，这些电子回流到锌电极处，完成了一个电化学反应过程。
但相较于锂电池，锌和碘的储备量及价格都更具优势，因此，锌碘电池的理论生产成本更低。在这个基础上，锌碘电池还能够实现较高的能量密度，并且能在较宽的温度范围内正常工作。同时得益于其主要材料，锌碘电池的重量相对较轻，便于携带和使用。
然而锌碘电池却存在一个关键性问题——电池寿命。锌碘电池同时面临多碘化物穿梭效应和锌可逆性差等问题，这些问题会直接影响电池内电荷转移行为，还会降低电池的抗自放电性能。
就在近日，这个难题似乎找到了突破口。海南大学海洋科学与工程学院团队的新研究指出，采用木质素衍生物-木质素磺酸钠作为锌碘电池载碘正极粘结剂，可以有效同步抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭等问题，提高电池使用寿命。
据介绍，基于木质素磺酸钠粘结剂制作的活性炭载碘正极，具有更窄的氧化还原电压间隙。这意味着电池在充放电过程中，电压变化范围更小，电池的效率和稳定性也因此得到了提高。与此同时，木质素磺酸钠粘结剂的使用还促进了电池内部电荷的更快转移。这有助于电池在充放电过程中更快地响应外部需求，保证电池的响应速度与输出功率。此外，更窄的氧化还原电压间隙也能提升电池的抗自放电性能。
研究团队从理论层面解释了这一现象的原因：木质素磺酸钠分子单体结构对碘离子、碘单质和碘三负离子具有强吸附能。这种强吸附能不仅有助于抑制活性碘在电解液中的溶解，还降低了碘负载正极周围碘三负离子和碘五负离子的浓度，从而进一步提高了电池的性能。
锌碘电池是目前公认的锂离子电池的可行替代品之一，而这次的成果，一定程度上解决了锌碘电池发展的一个根本性难题，我们有理由相信随着研究的不断深入和技术的不断进步，锌碘电池的性能将进一步提升。或许在不远的将来，锌碘电池将会普及开来，为国家发展提供帮助。
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