在當(dāng)今能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，高效、安全的儲能技術(shù)成為了全球科研人員競相攻克的難題。近期，一項來自江南大學(xué)付少海教授團(tuán)隊的前沿研究成果在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表，題為“Stabilizing Zinc-Iodine Batteries via Amyloid Fibril-Based Electrolytes: Ion Transport and pH Regulation Through Hierarchical Networks”，為鋅碘（Zn-I2）電池的發(fā)展帶來了新的突破。
鋅碘電池因其高能量密度、成本效益以及安全性，被視為未來能源存儲系統(tǒng)的有力競爭者。然而，鋅陽極表面電化學(xué)穩(wěn)定性差、多碘化物穿梭效應(yīng)等問題，嚴(yán)重制約了其性能和商業(yè)化應(yīng)用。這些問題導(dǎo)致電池循環(huán)壽命短、能量效率低，難以滿足實際應(yīng)用需求。
研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出利用牛奶蛋白衍生的淀粉樣纖維（AFs）來改良鋅碘電池的電解質(zhì)環(huán)境。AFs具有獨特的層級結(jié)構(gòu)和豐富的極性官能團(tuán)，能夠形成三維物理化學(xué)雙重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。實驗中，研究人員采用了多種先進(jìn)的表征技術(shù)，包括原子力顯微鏡（AFM）、拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、核磁共振（NMR）等，深入探究了AFs在電解液中的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制。同時，通過線性掃描伏安法（LSV）、電化學(xué)阻抗譜（EIS）、原位光學(xué)表征等手段，對電池的電化學(xué)性能和離子傳輸行為進(jìn)行了全面評估。
實驗結(jié)果顯示，加入AFs的電解質(zhì)在多個關(guān)鍵性能指標(biāo)上取得了顯著進(jìn)步。在對稱電池測試中，使用AFs電解質(zhì)的鋅鋅對稱電池在1.0毫安/平方厘米的電流密度下能夠穩(wěn)定運行超過2500小時，而在5.0毫安/平方厘米的高電流密度下也能持續(xù)超過500小時，遠(yuǎn)超純硫酸鋅電解液電池的50小時和59小時。此外，全電池在30000次循環(huán)后容量保持率高達(dá)98.83%，展現(xiàn)出卓越的循環(huán)穩(wěn)定性和抗自放電性能。
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