清华/港理工Nature子刊:面向绿色锌离子电池的可回收生物质电解质 2023年9月19日 下午4:37 • 顶刊 • 阅读 9 传统水系锌离子电池的运行受到锌枝晶无法控制的生长和副反应的不利影响。开发功能性水凝胶电解质作为水系电解液的替代品可以避免这些问题。然而,大多数水凝胶电解质抑制锌枝晶生长的机理尚未得到详细研究,此外,主流水凝胶电解质也缺乏大规模回收方法。 图1 CPZ-H电解质的制备与研究 清华大学深圳国际研究生院周光敏、香港理工大学徐宾刚、Jingxin Zhao等报道了一种含有壳聚糖(CS)和聚天冬氨酸(PASP)的ZnSO4水凝胶(CPZ-H)电解质,其具有高离子导电性和良好的机械性能。具体来说,CPZ-H具有较高的坚固性、良好的可回收性和生物降解性,在机械损伤和再生后仍能保持稳定的电化学性能。 此外,计算表明,CS和PASP中丰富的阴离子官能团对水平排列的 Zn(002)晶面具有很高的吸附能。这意味着CPZ-H中存在一种协同抑制机制,可促进平衡离子通量和Zn(002)晶面上Zn晶体的优先生长,从而协同调节Zn沉积。此外,CS和PASP中具有高吸附能的阴离子基团(如羧基和醚基),它们具有去溶剂化和储存质子的能力,因此能有效限制活性水分子的分解,并进一步抑制Zn负极表面的不良反应。 图2 Zn/CPZ-H负极电化学性能的研究 因此,由裸锌负极和CPZ-H(Zn/CPZ-H/Zn)组成的对称电池在高电流密度(10 mA cm-2)条件下实现了超长循环寿命(2200 h),即使在高放电深度(DOD; 80%)条件下也具有较高的平均CE值(99.6%)和持久稳定性。此外,含有CPZ-H电解质的Zn/MnO2全电池在电流密度为5 A g-1下经过5000次循环后,容量保持率高达92.5%,并且电解质中不会同时引入过量的Mn2+。 另外,CPZ-H电解质还可在电池运行后进行回收和再利用。基于再生CPZ-H(rCPZ-H)电解质组装的Zn/MnO2全电池,也表现出良好的循环稳定性(在5 A g-1的电流密度下循环 2400 次后,容量保持率为86.7%)。此外,CPZ-H电解质可在自然条件下被微生物分解。 图3 Zn/CPZ-H//MnO2全电池的电化学性能和反应机理 A recyclable biomass electrolyte towards green zinc-ion batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-40178-0 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/09/19/fe43f26432/ 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 电池顶刊集锦:俞书宏、谢琎、郑洪河、黄云辉、楼雄文、徐吉静、刘宇、庞欢等成果! 2023年10月3日 两项国重研发计划资助!中科大两大杰青团队,合作重磅JACS! 2024年5月12日 长春应化所张新波Angew:全氟化聚电解质实现安全和高性能Li-O2电池 2023年10月15日 邵敏华/张玉Angew:L-组氨酸强化局部CO2吸附,增强CO2电还原为甲酸盐的选择性 2023年10月29日 内大/河科大Appl. Catal. B.:控制BiVO4光阳极上的W诱导缺陷,提高太阳能水分解性能和抗光腐蚀性 2023年10月12日 姚彦教授Nature子刊: 用于全固态钠电池的电化学稳定均质玻璃态电解质 2023年10月10日