主要观点总结
本文报道了一种安时级准固态锌空气电池的研究,该电池具有超高的电池级容量和能量密度,可在不同电流和容量条件下稳定循环,同时具有机械柔韧性和宽工作温度范围。研究通过合成MnFeCoNiRu/CNF双功能催化剂和P(AA-co-AM)有机水凝胶电解质实现突破。催化剂具有多活性位点,通过原位拉曼光谱和DFT计算揭示了其电催化机理。电解质通过调控氢键网络和阳离子溶剂化结构,有效抑制副反应并缓解锌枝晶生长,提升电化学界面稳定性。该研究推动了柔性准固态锌空气电池的实用化进程。
关键观点总结
关键观点1: 合成MnFeCoNiRu/CNF双功能催化剂
通过静电纺丝与石墨化工艺结合,成功制备MnFeCoNiRu高熵合金纳米颗粒嵌入碳纳米纤维,具有优秀的电催化性能。
关键观点2: P(AA-co-AM)有机水凝胶电解质的引入
通过调控氢键网络和阳离子溶剂化结构,有效抑制副反应并缓解锌枝晶生长,提升电化学界面稳定性。
关键观点3: 安时级准固态锌空气电池的性能
电池具有超高的电池级容量(7.15 Ah)和能量密度(110 Wh kg cell -1 ),可在500 mA及250/500 mAh条件下稳定循环,并兼具机械柔性与宽温域工作范围(-50至60 ℃)。
关键观点4: 材料的电催化机理
MnFeCoNiRu/CNF电极具有多个活性位点,原位拉曼光谱和DFT计算揭示了其在充放电过程中的电催化机理。
文章预览
美国能源部指出,电池技术亟需在高能量密度(>300Wh kg -1 )、高安全性、高性价比(US $75 kWh -1 )、耐高低温(-30 ~ 60 ℃)、寿命预测与安全性预测等方向实现突破。 准固态锌空气电池可以很好地满足这些目标,因为其具有多电子氧化还原反应和固有的安全特性,可以实现较高的理论能量密度。然而,一些关键问题,如对高性能双功能阴极、准固态电解质、可逆阳极、高速率能力和宽温度范围的操作的需求仍然是阻碍其实际实现的最严重限制。 为实现准固态锌空气电池商业化, 华南理工大学 刘军 团队 提出了一种基于高熵合金空气阴极催化剂与双网络有机水凝胶电解质协同设计的策略 ,其理论依据如下:首先,高熵策略为克服活性权衡提供了最优解决方案。传统电催化剂通常依赖单一活性组分,难以满足多功能需求,而高熵合金的多元素协同效
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