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支春義團隊最新Nature子刊:ZIBs的貧水凝膠電解質!
來源: 時間:2023-08-07 10:55:30 瀏覽:3280次

 

第一作者:Yanbo Wang

通訊作者:支春義教授、金旭工程師

通訊單位:香港城市大學、中國石油勘探開發研究院

DOI: 10.1038/s41467-023-39634-8


01

研究背景

鋅離子電池(ZIBs)具有較高的理論容量、安全性和可靠性,有廣泛的應用前景。然而,寄生HER和電解液中Zn2+的不可逆損失會顯著降低ZIBs的庫侖效率和穩定性。為獲得固態/準固態ZIBs,開發了固體聚合物電解質(SPE)和水凝膠電解質(HPEs),但HPEs中存在大量的水,導致電化學穩定性窗口狹窄。此外,HPEs不能從根本上消除負極的問題。由于其無液體特性和高化學穩定性,SPE是實現高穩定Zn負極和寬電化學穩定窗口的有前途的方法,但其具有低離子電導率并導致高阻抗?;诖耍愀鄢鞘写髮W支春義教授、中國石油勘探開發研究院金旭工程師等人開發了一種貧水凝膠電解質,旨在平衡離子轉移、負極穩定性、電化學穩定窗口和電阻。


02

文章要點

要點一:研究設計的水凝膠配備了分子潤滑機制,確保了離子的快速輸送,擴大了電化學穩定性窗口和高度可逆的鋅電鍍/剝離。

要點二:該電池在高電流和低電流下分別表現出良好的循環穩定性和容量保持能力,實現優異的粘附能力,滿足柔性器件的需求。

要點三:該研究結果提供了一種準固態電解質,它提供了接近傳統水凝膠的離子電導率,以及寬的電化學穩定窗口和在Zn負極側優越的副反應抑制能力。


03

圖文展示

 圖1.水凝膠離子傳輸機制示意圖

圖2. ZIG的合成路線以及FTIR表征

 圖3.不同電解質的電化學穩定性窗口和Zn負極的穩定性

圖4.使用不同電解質的Zn||Zn對稱電池的Zn負極形貌

 圖5.使用ZIG-20 wt%電解質的Zn||MnHCF電池的電化學性能

 圖6.粘附力的表征

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現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。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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