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支春義團隊Nat. Commun.：不對稱電解質(zhì)助力鋅電池發(fā)展！
來源： 時間：2023-06-21 10:00:48 瀏覽：1914次

第一作者：Shengmei Chen、Yiran Ying和Longtao Ma

通訊作者：支春義教授

通訊單位：香港城市大學

DOI: 10.1038/s41467-023-38492-8.




研究背景

可再充電水系鋅電池，其在實際應用中面臨的挑戰(zhàn)是水在負極側(cè)和正極側(cè)的矛盾問題：在陽極側(cè)，Zn腐蝕、析氫反應（HER）和枝晶生長都是源于Zn2+與水的相互吸引（形成[Zn(H2O)6]2+配位離子等）和Zn沉積的不均勻分布；在陰極側(cè)，H+插入和水“潤滑劑”效果對于實現(xiàn)高容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要。利用有機電解質(zhì)、水凝膠電解質(zhì)、聚合物固體電解質(zhì)等策略可以提高性能，但只能減輕而不能徹底阻止Zn降解，因為Zn/水界面基本上是熱力學不穩(wěn)定的。基于此，香港城市大學支春義教授等人報道了一種由無機固態(tài)層和水凝膠層組成的鋅電池不對稱電解質(zhì)，以同時滿足鋅負極和正極的要求。在組裝電池中，鋅負極面對不對稱電解質(zhì)的固態(tài)PPF側(cè)，實現(xiàn)無枝晶，高可逆性；正極面向不對稱電解質(zhì)的水凝膠側(cè)，利用水凝膠中的H2O和H+實現(xiàn)其全部容量。




文章要點

1、所研制的電解質(zhì)在滿電池水平下，使用不對稱電解質(zhì)的~5.5 mAh·cm2面積容量Zn//MnO2電池在1000次循環(huán)后可以提供高達92.4%的高容量保持率，每循環(huán)可達到99.9%的超高庫侖效率（CE）。

2、該工作將為構(gòu)建雙功能電解質(zhì)提供一種智能解決方案，以滿足鋅電池陽極和陰極同時矛盾的要求。



圖文展示


圖1. Zn//MnO2和Zn//V2O5全電池使用水系和非水系電解質(zhì)的性能


圖2.不對稱電解質(zhì)的制備與表征。

 

圖3. PPFs衍生固體電解質(zhì)層損耗效應的理論模擬與實驗分析

 

圖4.具有不同電解質(zhì)的Zn//Zn和Zn//Cu電池的電化學性能

 

圖5. Zn//MnO2電池的電化學性能

 

圖6. Zn//V2O5電池的電化學性能

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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(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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