6月5日，記者從海南大學(xué)獲悉，該校海洋科學(xué)與工程學(xué)院海洋清潔能源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)將含有磺酸基團(tuán)的聚酰亞胺用作高性能碘負(fù)載正極粘結(jié)劑，可以延長(zhǎng)鋅碘電池使用壽命，推動(dòng)鋅碘電池實(shí)用化。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上。
海洋科學(xué)與工程學(xué)院副教授史曉東介紹，鋅碘電池因具備低成本、高安全性以及高理論容量等顯著優(yōu)勢(shì)，被視作新一代儲(chǔ)能技術(shù)的有力候選者。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，活性碘溶解、多碘化物形成以及穿梭行為等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了鋅碘電池的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程。多碘化物不僅致使活性物質(zhì)大量流失、電池容量急劇衰減，還會(huì)對(duì)鋅金屬負(fù)極造成腐蝕，極大地縮短了電池的循環(huán)壽命。
傳統(tǒng)鋅碘電池研究多采用商用粘結(jié)劑，但其性能難以滿足復(fù)雜電化學(xué)環(huán)境需求。研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，通過(guò)有機(jī)縮聚反應(yīng)合成含磺酸基團(tuán)的聚酰亞胺粘結(jié)劑，并將其用作高性能碘負(fù)載正極粘結(jié)劑。在合成過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)選擇合適單體后進(jìn)行溶液縮聚，將二胺與適量叔胺溶解于溶劑中，在保護(hù)性氣體保護(hù)下充分?jǐn)嚢枞芙夂蠹尤攵麊误w，加熱反應(yīng)以獲得溶解性良好的聚酰胺酸聚合物溶液。團(tuán)隊(duì)再將得到的聚合物溶液進(jìn)行亞胺化處理得到聚酰亞胺溶液和粉末。反應(yīng)完成后，通過(guò)沉淀、過(guò)濾等純化產(chǎn)物，得到聚酰亞胺膜。
研究結(jié)果表明，優(yōu)化后的聚酰亞胺粘結(jié)劑具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、高楊氏模量和粘度。該粘結(jié)劑在高溫下仍能保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，對(duì)碘物種具有強(qiáng)烈的化學(xué)吸附能力，而磺酸基團(tuán)與多碘離子間的強(qiáng)化學(xué)作用，能夠有效緩解鋅碘電池中活性碘溶解，進(jìn)一步阻斷了有害副反應(yīng)路徑，延長(zhǎng)電池使用壽命。
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