エネルギー貯蔵ソリューションに対する世界的な需要が高まるにつれ、安全性への懸念や高コストなど、現在のリチウムイオン電池の限界により、代替技術の探求が推進されています。水性亜鉛イオン電池 (AZIB) は、その固有の安全性、費用対効果、環境の持続可能性により、有望な候補として浮上しています。しかし、亜鉛デンドライトの成長などの課題が、その広範な普及を妨げ続けています。これらの課題のため、AZIB のパフォーマンスを向上させるための革新的なソリューションをさらに深く掘り下げることが急務となっています。

の勉強清華大学とシドニー工科大学の研究者らによって実施された研究結果が、エネルギー材料・デバイス。多孔質材料工学における最近の進歩を包括的にレビューします。亜鉛AZIB 用の金属アノード。

研究の焦点は、これらの多孔質アノードの構造の規則性と、電池の性能を向上させる上での重要な役割にあります。このレビューは、従来の平面亜鉛アノードの限界を克服する多孔質亜鉛アノードの可能性を強調しています。

この研究は、従来の平面状の亜鉛アノードに比べて、多孔質亜鉛アノードの大きな利点を強調しています。の多孔質構造多数の核生成サイトを提供し、核エネルギー障壁を低減し、局所的な電荷の蓄積を軽減します。これにより、デンドライトの成長が抑制され、バッテリーの寿命が長くなります。

この研究では、安定した亜鉛の堆積と剥離に重要な均一な電場分布と均一なイオン束を促進する上での三次元多孔質構造の役割も強調しています。

さらに、これらのアノードの内部容積が大きいため、容積の変化や堆積応力に対応でき、電池の性能がさらに向上します。このレビューでは、エッチング、自己集合、レーザーリソグラフィー、電気化学的方法、および 3D プリンティング。研究者らはまた、グリッド規模のエネルギー貯蔵用途におけるAZIBの実用化を促進するための多孔質亜鉛アノードの設計に関する戦略的洞察も提供する。

上級研究者の一人であるDong Zhou教授は、「多孔質亜鉛アノードの開発は、亜鉛イオン電池の進歩における重要な前進を意味する。デンドライト成長の問題に対処することで、我々はAZIBの商業化にさらに近づいている」と述べた。私たちの研究は、現在の進歩を包括的に理解するだけでなく、将来の研究の方向性についての戦略的な洞察も提供します。」

多孔質亜鉛アノードの革新的な設計は、エネルギー貯蔵の分野に革命を起こす可能性を秘めています。AZIB の性能と安全性を向上させることで、これらのアノードは、再生可能エネルギー源を送電網に統合するために不可欠な、大規模で持続可能なエネルギー貯蔵システムの開発を可能にする可能性があります。

さらに、多孔質亜鉛アノードの進歩は、電気自動車からポータブル電子機器に至る幅広い用途向けの、より安全でコスト効率の高い電池の開発にもつながる可能性があり、その結果、よりクリーンな電池への世界的な移行に貢献する可能性があります。エネルギーソリューション。

詳細情報:Yichen Ding et al、水性亜鉛イオン電池用の多孔質亜鉛金属アノード: 進歩と展望、エネルギー材料・デバイス（2024年）。DOI: 10.26599/EMD.2024.9370040

提供元清華大学出版局