武大/上海高等研究院ACS Nano: 用于高性能水系鋅離子電池的超晶格穩(wěn)定層狀CuS負(fù)極 2023年10月13日 上午10:27 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 13 可充電水系鋅離子電池(AZIBs)由于環(huán)境友好和安全性高而受到廣泛關(guān)注,然而其實(shí)際應(yīng)用受到鋅負(fù)極較差的庫侖效率和穩(wěn)定性的限制。 在此,武漢大學(xué)付磊教授、曾夢(mèng)琪副教授及中科院上海高等研究院王勇研究員、朱大明等人設(shè)計(jì)了硫化銅 (CuS)/十六烷基三甲基溴化銨 (CTAB) 超晶格作為 AZIBs的轉(zhuǎn)化型負(fù)極。在這個(gè)超晶格中,由于長鏈分子 (2.6 nm) 和帶正電荷的端基 (C19H42N+),CTAB層可以將 (001) 平面的層間距擴(kuò)大到2.4 nm并誘導(dǎo)電荷重新分布,有效減弱庫侖排斥并促進(jìn)Zn2+擴(kuò)散。 此外,CTAB層還可以作為層間支柱以保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。由于高反應(yīng)性,Cu離子傾向于生長成更大的Cu顆粒,然后在轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生體積膨脹。CTAB墊片可以釋放應(yīng)變并避免Cu納米顆粒的聚集,確保轉(zhuǎn)化反應(yīng)的可逆性。 圖1. CuS-CTAB的Zn2+存儲(chǔ)機(jī)制 因此,CuS/CTAB超晶格表現(xiàn)出優(yōu)異的Zn2+存儲(chǔ)性能,包括高倍率能力和長循環(huán)穩(wěn)定性。由CuS-CTAB超晶格負(fù)極和普魯士藍(lán)類似物 (PBA, ZnxFeCo(CN)6) 正極構(gòu)成的全電池能夠提供高比容量 (159.7 mAh g-1@1 A g-1) 和長壽命(10 A g-1下穩(wěn)定循環(huán)3000次)。CuS/CTAB 超晶格在軟封裝AZIBs中的實(shí)際適用性也得到了證明,揭示了用于柔性儲(chǔ)能設(shè)備的巨大潛力。 此外,作者通過operando同步加速器XRD (SXRD)、HR-TEM和XAS詳細(xì)闡述了有關(guān)高度可逆轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電荷存儲(chǔ)機(jī)制。這項(xiàng)研究表明,CuS-CTAB超晶格設(shè)計(jì)是解決Zn金屬負(fù)極固有問題的高效方法,從而產(chǎn)生一種具有潛在高度穩(wěn)定性和安全性的有前途電池化學(xué)。 圖2. 鋅離子全電池的電化學(xué)性能 A Superlattice-Stabilized Layered CuS Anode for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05725 原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/5c875594e5/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 他,蘇大「國家杰青/科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才」,最新AFM! 2024年10月24日 南洋理工/西北工大/西北大學(xué)JACS:機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)合成具有幾何控制的少層WTe2 2023年10月15日 電池頂刊集錦:張強(qiáng)、吳凡、范麗珍、明軍、王華、姚亞剛、陳人杰、陳楠、王成新等成果! 2024年3月29日 實(shí)現(xiàn)廢舊電池陰極完全回收!成會(huì)明院士等Nature子刊! 2024年5月16日 中山大學(xué),今日Science! 2024年2月3日 毛秉偉/田中群/崔屹Natrue子刊:DS-PERS原位解析Li負(fù)極上SEI的演化 2023年10月5日