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盧怡君團(tuán)隊(duì)Nat. Sustain.:可持續(xù)水系電池電解質(zhì)的親水增溶作用!
來源: 時間:2023-09-11 14:44:54 瀏覽:1648次

第一作者:董德健

通訊作者:盧怡君教授&范俊教授

通訊單位:香港中文大學(xué)

DOI: 10.1038/s41893-023-01172-y


01

研究背景

非水系鋰離子電池(LIBs)具有高能量密度,但在LIBs中使用易燃/有毒有機(jī)電解質(zhì)是對可持續(xù)性的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。水系鋅(Zn)金屬電池(ZMBs)是一種有效的替代品,但由于不受控制的Zn枝晶和嚴(yán)重的副反應(yīng),特別是析氫反應(yīng)(HER),導(dǎo)致Zn負(fù)極循環(huán)效率差,限制了可再充電鋅電池的實(shí)際應(yīng)用?;诖?,香港中文大學(xué)盧怡君教授范俊教授等人報(bào)道了一種使用醋酸鋅的高濃度水系電解液配方,醋酸鋅(Zn(Ac)2)是一種水溶性差但便宜且環(huán)保的鹽。結(jié)果顯示,親水劑能夠?qū)⒁宜猁}陰離子配體轉(zhuǎn)化為親水配位結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)了前所未有溶解度(高達(dá)23 m)。三種水溶助長劑(乙酸鉀、尿素和乙酰胺)均可有效構(gòu)建高濃度的乙酸鋅電解質(zhì)。該工作為設(shè)計(jì)適用于廣泛電池領(lǐng)域的高性能電解質(zhì)提供了獨(dú)特的機(jī)會。


02

研究要點(diǎn)

1、由親水增溶劑實(shí)現(xiàn)的高濃度醋酸鋅電解質(zhì)可抑制HER,并提高Zn負(fù)極可逆性,而不會犧牲Zn離子的濃度。乙酸鉀、尿素、乙酰胺三種親水劑都能夠增加Zn(Ac)2的溶解度到10 m、10 m 和 8 m。

2、高濃縮Zn(Ac)2電解質(zhì)的形成,使組裝的Zn//芘-4, 5, 9, 10-四酮(PTO)全電池在10 C下進(jìn)行4000次循環(huán)后保持70%的初始容量。


03

圖文展示

 

圖1. Zn2+的溶劑化-鞘層結(jié)構(gòu)

 

圖2.富Zn高濃度電解質(zhì)的優(yōu)勢

 

圖3. H2O結(jié)構(gòu)和被抑制的HER

 

圖4. 高Zn2+/Zn可逆性和均勻的Zn金屬沉積

 

圖5. Zn對稱電池和Zn/PTO全電池

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12條評論
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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會。
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