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盧怡君團隊Nat. Sustain.：可持續水系電池電解質的親水增溶作用！
來源： 時間：2023-09-11 14:44:54 瀏覽：1853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

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/有毒有機電解質是對可持續性的關鍵挑戰。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枝晶和嚴重的副反應，特別是析氫反應（HER），導致Zn負極循環效率差，限制了可再充電鋅電池的實際應用。基于此，香港中文大學盧怡君教授和范俊教授等人報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保的鹽。結果顯示，親水劑能夠將乙酸鹽陰離子配體轉化為親水配位結構，從而實現了前所未有溶解度（高達23 m）。三種水溶助長劑（乙酸鉀、尿素和乙酰胺）均可有效構建高濃度的乙酸鋅電解質。該工作為設計適用于廣泛電池領域的高性能電解質提供了獨特的機會。


02

研究要點

1、由親水增溶劑實現的高濃度醋酸鋅電解質可抑制HER，并提高Zn負極可逆性，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電解質的形成，使組裝的Zn//芘-4, 5, 9, 10-四酮（PTO）全電池在10 C下進行4000次循環后保持70%的初始容量。


03

圖文展示

 

圖1. Zn2+的溶劑化-鞘層結構

 

圖2.富Zn高濃度電解質的優勢

 

圖3. H2O結構和被抑制的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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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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