科技日報記者 王祝華 通訊員 李思穎 梁淑儀
6月5日，記者從海南大學獲悉，該校海洋科學與工程學院海洋清潔能源創新團隊發現將含有磺酸基團的聚酰亞胺用作高性能碘負載正極粘結劑，可以延長鋅碘電池使用壽命，推動鋅碘電池實用化。相關研究成果近日發表在《先進能源材料》上。
海洋科學與工程學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勢，被視作新一代儲能技術的有力候選者。然而，長期以來，活性碘溶解、多碘化物形成以及穿梭行為等問題，嚴重阻礙了鋅碘電池的實際應用進程。多碘化物不僅致使活性物質大量流失、電池容量急劇衰減，還會對鋅金屬負極造成腐蝕，極大地縮短了電池的循環壽命。
傳統鋅碘電池研究多采用商用粘結劑，但其性能難以滿足復雜電化學環境需求。研究團隊另辟蹊徑，通過有機縮聚反應合成含磺酸基團的聚酰亞胺粘結劑，并將其用作高性能碘負載正極粘結劑。在合成過程中，研究團隊選擇合適單體后進行溶液縮聚，將二胺與適量叔胺溶解于溶劑中，在保護性氣體保護下充分攪拌溶解后加入二酐單體，加熱反應以獲得溶解性良好的聚酰胺酸聚合物溶液。團隊再將得到的聚合物溶液進行亞胺化處理得到聚酰亞胺溶液和粉末。反應完成后，通過沉淀、過濾等純化產物，得到聚酰亞胺膜。
研究結果表明，優化后的聚酰亞胺粘結劑具有優異的熱穩定性、高楊氏模量和粘度。該粘結劑在高溫下仍能保持穩定結構，對碘物種具有強烈的化學吸附能力，而磺酸基團與多碘離子間的強化學作用，能夠有效緩解鋅碘電池中活性碘溶解，進一步阻斷了有害副反應路徑，延長電池使用壽命。
