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研究概述

用于儲能的資源豐富的Ca²⁺離子可以賦予電池低成本和高能量的優(yōu)點，但仍然受到Ca²⁺沉積/剝離和(脫)插層的阻礙。

基于此，2024年10月27日，廣東工業(yè)大學李成超教授/唐永超副教授在國際期刊Advanced Energy Materials發(fā)表題為《Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries》的研究論文。

在此，研究人員通過橋接Zn²⁺/Ca²⁺存儲化學，初步在異質(zhì)溶劑化電解液（HSE）中實現(xiàn)了高壓穩(wěn)定的Ca²⁺基混合電池（CHB）。

具有[Ca²⁺(H₂O)(乙腈)(CF₃SO₃)^?]異質(zhì)溶劑單元的HSE，不僅可以實現(xiàn)可逆的原位Zn剝離/沉積，以避免非剝離/沉積型負極對Ca²⁺存儲的低容量/高電位限制，而且有效克服了通常在傳統(tǒng)有機電解液中發(fā)生的動力學緩慢的Ca²⁺（脫）插層。

Ca²⁺離子的靜電屏蔽效應協(xié)同富含乙腈的貧水負極界面在促進高度可逆的Zn剝離/沉積方面發(fā)揮了有益作用。

此外，異質(zhì)溶劑單元中水分子的潤滑/屏蔽特性有效促進了Ca²⁺/Zn²⁺的共插入KNiMnPB/G正極和從KNiMnPB/G正極中脫出。

因此，HSE提供了超過1600小時的持久Zn剝離/沉積，賦予了KNiMnPB/G//Zn電池在0.1 A g^?1下高達1.85 V的高運行電壓，并在1 A g^?1下展示了超過400次循環(huán)的穩(wěn)定性，優(yōu)于大多數(shù)具有非剝離/沉積型負極的水系Ca²⁺基電池。

這項工作通過橋接Zn²⁺/Ca²⁺存儲化學，為開發(fā)高壓水系CHBs提供了新思路，這將推動其他高能量多價離子電池的發(fā)展。

圖文解讀

圖1：Ca²⁺基電解液的表征

圖2：Zn//Zn對稱電池和Cu//Zn電池的電化學性能

圖3：?Ca²⁺混合電池中KNiMnPB/G正極的電化學性能及存儲機理

文獻信息

Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries,?Advanced Energy Materials,?2024.?

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/10/30/86d982e2e6/

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