支春义/范俊AM:用于水系可充电电池的含小偶极分子的高压电解液 2023年10月13日 上午11:06 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 24 高压水系可充电电池是具有安全性和高比能量的下一代储能系统的有前途竞争者,但受到缺乏宽电化学稳定窗口的低成本水系电解液的限制。水系电解液的分解主要是由水分子与溶剂化鞘中水分子之间的氢键网络造成的。 在此,香港城市大学支春义教授、范俊教授等人报道了三种类型的小偶极分子(甘油(Gly)、赤藓糖醇(Et)和丙烯酰胺(AM)),以分别为水系锂、钠和锌离子电池开发具有高安全性和宽电化学稳定窗口(超过 2.5 V)的水系电解液。 通过对含小分子电解液的实验和理论研究,表明具有酰胺或羟基的分子可以通过阳离子的溶剂化鞘改性有效提高电解液的电化学稳定性,同时又不牺牲水系电解液优越的离子电导率。分子动力学 (MD) 揭示了三种电解液的离子传输机制,表明含Gly电解液中的阳离子通过跳跃机制扩散,而含Et和AM的电解液中阳离子通过溶剂化鞘传输机制扩散。 图1. 不同电解液中的初级溶剂化鞘示意图 此外,通过从头算MD模拟探索溶剂化鞘结构,证明三种偶极分子耗尽了电荷载流子溶剂化鞘中的水分子,破坏了水分子之间的氢键网络,从而有效地扩大了电化学稳定窗口。 因此,在含Gly电解液中分别以钛酸锂(LTO)和锰酸锂(LMO)作为负极和正极组装了电池,其提供了130.2 mAh g-1的比容量和2.45 V的高放电平台,400次循环后仍保持119.6 mAh g-1的容量。该研究为高压水系电解液的开发提供了一种通用策略,并揭示了这种偶极小分子电解质的关键参数要求。 图2. L-LTO//L-LMO在含Gly电解液中的电化学性能 Small Dipole Molecule-containing Electrolytes for High-voltage Aqueous Rechargeable Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106180 原创文章,作者:科研小搬砖,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/13/20afea2b74/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 南工大张翼Nano-Micro Lett.:多孔Co2VO4纳米盘作为锂离子电池新型快充负极 2023年10月11日 同济大学罗巍团队AFM:低温钠金属电池用准固态聚醚电解质 2023年10月7日 35000次!南开大学陈军院士,再发JACS! 2024年11月13日 鲁兵安团队Angew.:通过电场和热场调节实现低温钾电池! 2023年10月9日 卧龙岗大学郭再萍等AM:显著增强高压LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)正极循环稳定性 2023年10月23日 电池顶刊集锦:赵天寿、王海梁、崔光磊、刘兆平、伍晖、金钟、王书华、董杉木、吴明娒等成果 2023年10月3日