13日，記者從海南大學獲悉，該校海洋科學與工程學院史曉東/田新龍教授團隊，基于高通量理論計算和鋅離子交換策略，開發出適用于水系鋅碘電池的莫來石基固態電解質。相關研究成果發表在國際學術期刊《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，海洋總碘儲量預計達930億噸。開發高性能、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，是當前誘發鋅碘電池容量衰減，造成其短壽的首因。史曉東和田新龍一致認為，研發適用于水系電池的新型固態電解質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測試，發現莫來石基固態電解質具有本征電子絕緣、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，有效隔離鋅金屬負極和載碘正極的氧化還原反應。在電池循環過程中，莫來石基固態電解質能夠引導鋅負極側鋅離子均勻地沉積和剝離行為，抑制鋅枝晶和副產物生長，同時在載碘正極側能夠抑制活性碘溶解和多碘化物穿梭效應，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用作水系電池固態電解質，兼顧水系電池低成本、高性能的應用需求，既能為長壽命水系儲能器件研發提供新思路，又能指導礦物質基固態電解質的優化設計，并促進其在鋅基二次電池中的推廣應用。
