海藻酸钠-羧甲基纤维素钠凝胶涂层对锌负极稳定性的影响

通过一种绿色、自交联策略,基于海藻酸钠(SA)和羧甲基纤维素钠(CMC)中羧基对Zn^(2+)的离子缔合作用,利用旋涂法在锌电极表面原位构建了具有孔结构的柔性SA+CMC凝胶涂层(Zn@SA+CMC)。涂层中富含羟基,羟基的强吸附效应能够使涂层与锌电极紧密结合,减少界面处的副反应。柔性涂层不仅能适应锌电镀过程中的体积变化,还表现出较好的亲锌性,更低的成核过电压,更高的离子电导率,有利于Zn^(2+)均匀沉积,有效抑制了锌枝晶的生成。因此,Zn@SA+CMC对称电池能稳定运行890 h(3 mA·cm^(-2));Zn@SA+CMC||MnO_(2)全电池表现出优越的倍率和循环性能。

基于有机溶剂原位制备的致密疏水铜金属层在保护锌负极中的应用

通过在N-甲基吡咯烷酮(NMP)有机溶剂中锌电极与CuI之间的置换反应,在锌电极上原位构建了一层致密且疏水的铜金属保护层(Cu@Zn)。铜金属保护层能有效地隔离锌电极与电解液的接触,减少锌电极-电解液界面的析氢和腐蚀等副反应。同时,铜金属保护层还具有较好的亲锌性,更小的界面电阻,更低的成核能垒,有利于锌离子均匀沉积,从而有效抑制了锌枝晶的生成。Cu@Zn对称电池实现了超过1 700 h(1 mA·cm^(-2))和1 330 h(3 mA·cm^(-2))的循环寿命。采用商用MnO_(2)与之匹配得到的Cu@Zn||MnO_(2)全电池不仅在1 A·g^(-1)下具有168.5 mAh·g^(-1)的可逆比容量,还可稳定循环2 000次以上。

甘氨酸电解液添加剂对水系锌离子电池电化学性能的影响

水系锌离子电池因其高安全性、高容量、低价格等优点,有望成为下一代规模储能设备。然而,副反应、锌枝晶和有限的使用寿命阻碍了其实际应用。我们将电解质添加剂甘氨酸(Gly)引入到常规水系ZnSO4电解质中。Gly中的极性基团(-COOH和-NH_(2))可以调节Zn^(2+)的溶剂化结构,从而重新分配Zn2+的沉积以避免枝晶和副反应发生。结果表明,在ZnSO_(4)电解质中添加50 mmol·L^(-1)的Gly后(ZnSO4-Gly),Zn||Zn对称电池在1 mA·cm^(-2)和1 mAh·cm^(-2)下,表现出良好的循环寿命(3 000 h),明显高于使用ZnSO_(4)电解质的性能(300 h)。以ZnSO_(4)-Gly为电解液的Zn||MnO2全电池,在比电容和倍率性能方面比无添加剂器件表现得更好。

含氧空位的氟掺杂二氧化锰助力稳定锌离子电池

将无机盐NH_(4)F加入到Mn O_(2)的前驱体溶液中,通过高效、简单的一步水热法制备了具有氧缺陷的F掺杂α-Mn O_(2)纳米棒(记为F-Mn O_(2))。氧空位和F掺杂对提高F-Mn O_(2)的导电性、促进离子扩散、提高倍率性能起着至关重要的作用。另外,由于F掺杂,形成了F—Mn键,这可以有效地抑制放电产物中Mn^(3+)的Jahn-Teller畸变,从而提高结构的稳定性。得益于这些协同效应,组装的Zn||F-Mn O_(2)全电池在0.5 A·g^(-1)下,首圈放电比容量高达274 m Ah·g^(-1),且具有较长的循环寿命和优异的倍率性能。同时,通过循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)曲线证明了F-Mn O_(2)的储能机制为H^(+)和Zn^(2+)的共嵌入/脱出过程。

石墨烯/二氧化锰复合材料的储能机制及其电化学性能

超级电容器因具有高功率密度、长使用寿命等优点备受关注,而电极材料是决定其电化学性能的主要因素。以氧化石墨烯(GO)为碳源,H_(2)O_(2)和KMnO_(4)为MnO_(2)的前驱体,通过一步水热法制备了石墨烯/二氧化锰复合材料(RGO/MnO_(2))。采用XRD、Raman和SEM对复合材料进行微观结构表征。结果表明,复合材料中球状MnO_(2)分布于RGO片层上。分析了RGO/MnO_(2)的储能机制,证明其储能过程主要是受表面电容控制。在5 mV·s^(−1)时,表面电容占总电容的86.2%,当扫速增加到200 mV·s^(−1)时,表面电容可以占到总电容的97.3%。为提高器件的能量密度,以RGO/MnO_(2)为正极、RGO为负极,组装了RGO/MnO_(2)//RGO非对称超级电容器(ASC)。在功率密度为100 W·kg^(−1)时,其能量密度高达72.8 W·h·kg^(−1)。

美丽的瞬间

美丽，泛泛具明媚；瞬间，刹那具凝华。当两者碰撞，交织出灿烂的花朵时，美丽的瞬间，便被记下。