新资料学院潘锋团队在可充放电锌离子电池及要
来源:宠妻网 发表于2019-07-27 21:24:51 编辑:张亚东
摘要: 锌具有最低的电化学势(-0.76V vs SHE),体积能量密度是金属锂的3倍,并且在地壳中储量丰厚、环境友好,因而锌是一种抱负的负极资料。与锂离子电池比

锌具有最低的电化学势(-0.76V vs SHE),体积能量密度是金属锂的3倍,并且在地壳中储量丰厚、环境友好,因而锌是一种抱负的负极资料。与锂离子电池比较,水系统作业的锌离子电池具有更高的安全性及更低的本钱,适用于大规模能量存储范畴。可是,锌负极在循环充放电的进程中比金属锂更易构成枝晶,电池短路的危险极大,因而现在实践运用的锌离子电池都是单次运用的一次电池,而非像咱们手机运用的可循环充放的锂离子电池。参阅锂离子电池范畴,选用Zn固态电解质代替电解液有望完成Zn的均匀堆积并按捺枝晶成长,然后推行Zn金属二次电池的运用。惋惜的是,因为二价Zn2+与晶格效果较强,现在没有发现室温下Zn2+离子电导率较高的固态资料。

北京大学深圳研讨生院新资料学院潘锋教授团队使用金属-有机结构资料(MOFs)具有利于离子快速搬迁、高度可规划的有序孔道结构,初次研制成功根据MOFs的Zn-单离子导体固态电解质完成可安稳充放电循环的锌离子电池。相关效果以“A MOF-based single-ion Zn2+ solid electrolyte leading to dendrite-free rechargeable Zn batteries”为题发表于近期的世界资料与动力闻名杂志Nano Energy(doi:j.nanoen.2019.11.038, 影响因子13.3)。

团队使用离子化后润饰及离子交换等手法,成功地制备了根据MOF-808的Zn2+固态电解质(WZM)(资料的制备进程如下图所示)。它是一种固态的单Zn2+离子导体,室温电导率高达0.21 mS?cm-1,Zn2+离子搬迁数为0.93,电化学窗口为2.20V,满意一切已知的锌离子电池正极资料。这与在电解液中的堆积描摹不同(图e),在WZM固态电解质的效果下,锌的堆积均匀、细密且没有枝晶(图f)。经过比照研讨发现,这种优秀的堆积描摹得益于带负电的MOF孔道对Zn2+的约束和诱导堆积机制。他们使用WZM固态电解质组装了Zn

 

新资料学院潘锋团队在可充放电锌离子电池及要害资料研制获得发展

WAM

 

新资料学院潘锋团队在可充放电锌离子电池及要害资料研制获得发展

VS2固态电池并进行了测验。室温下250个循环后该固态电池的容量坚持率为首圈的89%,展示了杰出的倍率功能。

图:a)MOF-808的离子化后润饰进程;b)ZnMOF-808单Zn2+离子导体的结构示意图;c)MOF-808的离子化前后的NMR图谱比照;d)ZnMOF-808单Zn2+离子导体电导率的阿伦尼乌斯曲线;锌片负极在e)1 M ZnSO4电解液和f)ZnMOF-808单Zn2+离子导体中的Zn堆积描摹

 

该作业由潘锋辅导,博士后王子奇为榜首作者。以上作业得到国家资料基因组严重专项(2019YFB0700600)、国家自然科学基金、深圳市科技立异委的赞助支撑。

 

新资料学院潘锋团队在可充放电锌离子电池及要害资料研制获得发展

修改:麦洛

责编:白杨

 

新资料学院潘锋团队在可充放电锌离子电池及要害资料研制获得发展

 

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