省部共建国重室尹诗斌教授团队在高度可逆的锌阳极方面取得进展

2024年06月06日 09:27  点击:[]

近日,省部共建国重室尹诗斌教授团队在氢键网络重构与电解质 pH 缓冲的协同调制实现了高度可逆的锌阳极方面取得进展,相关工作以"Synergistic modulation of hydrogen bond network reconstruction and pH buffering of electrolyte enables highly reversible Zn anode"为题,发表在《Chemical Engineering Journal》上。

利用水电解质为锌离子电池(zib)提供了固有的安全性、高离子电导率和功率密度,这在储能应用中是有希望的。而析氢反应(HER)和副产物的积累等问题阻碍了ZIBs的电化学性能。本文采用脯氨酸作为电解质添加剂来解决上述问题。密度泛函理论(DFT)计算和实验结果证实,脯氨酸和H2O之间形成了丰富的氢键(HBs),破坏了原有的HB网络,抑制了HER动力学。同时,脯氨酸作为两性化合物,中和了HER产生的OH-,阻止了它与Zn2+和SO42-反应形成绝缘副产物。因此,Zn||Zn对称电池在1.0 mA cm−2,1.0 mAh cm−2时的循环寿命为5500 h,在10 mAh cm−2,5.0 mAh cm−2时的循环寿命为660 h。当与VO2阴极匹配时,在5.0 a g−1下,经过6694次循环,Zn||VO2电池的容量保持率达到68.25%。这项工作为整合HB网络的调节和pH缓冲化学来开发先进的水溶液电解质提供了一个新的视角。

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