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近来,我国科学院大连化学物理研讨所研讨员杨维慎、研讨员朱凯月团队在钒基水系锌离子电池研讨中获得新进展。团队通过在电解液中构建互锁型强氢键网络,大大降低了水溶剂中氧和氢的反响活性,然后按捺了正负电极的腐蚀。相关效果宣布在《德国使用化学》。
水系锌离子电池具有本征安全、成本低、离子电导率高级长处,在大规模储能范畴展现出宽广的使用远景,其间,层状钒氧化物因具有高比容量、反响机制简略、高面载量适配性强等特色而十分重视。但是,高活性水分子引发正极侧的钒溶解和不可逆副反响,以及负极侧的腐蚀与析氢等问题,严峻束缚了电池的循环寿数,尤其在低电流密度条件下体现更为杰出。现在,电解液优化战略多集中于锌负极的调控,对正极侧稳定性的体系性探究依然缺乏。
本工作中,团队引进乙二醇作为共溶剂,并使用硫酸根离子的结构强化效果,在电解液中构建了一种互锁型强氢键网络。乙二醇有着十分丰富的氢键供受体,并具有十分杰出的锌盐溶解才能,可与活性水发生双位点氢键锚定效应,按捺水分子中氧对钒基正极及氢对锌负极的“进攻”。更重要的是,硫酸根离子的特异性结构强化才能,可以增强互锁型氢键网络的锚定强度,然后按捺了正极侧的活性钒溶解及负极侧的析氢与腐蚀。此外,研讨还发现,乙二醇可通过调控锌离子溶剂化结构,加快锌离子在正极侧的嵌入动力学,并有用提高由质子嵌入所引发副反响的可逆性。
得益于上述效应,电池在0.5 A g-1电流密度下循环500次后,容量坚持率仍可达87%。根据该电解液制备的2.0 Ah软包电池,在4A的电流下完成了4.4 mAh cm-2的面容量,通过70次循环后仍能坚持80%的容量坚持率。
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