鉴于此,北京航空航天大学王华教授确定了循环过程中锌负极的自发水腐蚀和电化学析氢是阻碍传统水系ZMB高温性能的主要因素。为解决这一问题,作者将拥挤剂1,5-戊二醇引入到水系电解液中,通过加强H 2O的O–H键和降低Zn 2+溶剂化鞘中 | 绿原是一家专注于动力电池保温隔热材料研发生产的厂家,业务涉及新能源汽车、热管理材料、管道保温应用以及保温隔热、消音材料生产。咨询热线:159-1848-3311" /> 鉴于此,北京航空航天大学王华教授确定了循环过程中锌负极的自发水腐蚀和电化学析氢是阻碍传统水系ZMB高温性能的主要因素。为解决这一问题,作者将拥挤剂1,5-戊二醇引入到水系电解液中,通过加强H 2O的O–H键和降低Zn 2+溶剂化鞘中 " />

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ACS Nano:能在100°C工作的水系锌金属电池

  高分子科学前沿   2022-09-15 次浏览

迫切需要在极高温度下的可靠电源,以拓宽电气设备的应用场景。具有本质安全性的水系锌金属电池(ZMB)是一种很有前景的高温储能替代品。然而,水系ZMB在极高温度下的可逆性和长期循环稳定性(≥100°C)很少被探索。

鉴于此,北京航空航天大学王华教授确定了循环过程中锌负极的自发水腐蚀和电化学析氢是阻碍传统水系ZMB高温性能的主要因素。为解决这一问题,作者将拥挤剂1,5-戊二醇引入到水系电解液中,通过加强H 2O的O–H键和降低Zn 2+溶剂化鞘中的H 2O含量来抑制水反应性,同时保持电解液的阻燃性。重要的是,这种电解液能够实现可逆锌沉积,库仑效率为98.1%,并且Zn/ Zn电池在100°C下循环超过500次(1 mA cm –2和0.5 mAh cm –2)。此外,Zn//Te全电池在100°C下也能稳定循环。因此,这项工作证明了极高温水系ZMB稳定循环的可能性,并可能极大地扩展电子设备的应用场景。


文章要点:

1. 这项工作揭示了在高温下自发的Zn腐蚀和严重的电化学析氢是传统水系ZMB的重要限制。

2. 为此,作者采用本质安全的Zn(OTf) 2-H 2O/PD电解液实现了水系ZMB在100 °C极高温度下的可逆循环。其中,PD(1,5-戊二醇)作为一种聚集剂来降低水的反应性并降低Zn 2+溶剂化鞘中的H 2O含量,从而极大地抑制了水引起的寄生反应,并使锌在高温下均匀沉积。

3. 结果,采可逆(CE > 98.1%)和稳定的锌电极,在100 °C下实现了Zn//Zn对称电池的长循环(在1 mA cm -2和0.5 mAh cm -2下> 500次循环)。此外,Zn//Te全电池在100°下也具有高可逆性,可循环100多次。


图1 电解液表征


图2 半电池性能


图3 电解液的溶剂化结构表征


图4 全电池性能

原文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c04114

来源:高分子科学前沿


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