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三维多孔结构和亲锌性梯度协同构筑无枝晶锌电极 被引量:1
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作者 宋瑞 赵铭钦 +6 位作者 王帅 卢垚 鲍晓冰 罗巧梅 苟蕾 樊小勇 李东林 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期426-434,共9页
锌离子电池具有能量密度高、安全性好、价格低廉等优点,被认为是规模化储能的理想选择之一.然而,其锌负极在电化学循环过程中易产生枝晶、析氢和表面钝化等,造成电池库伦效率低、锌利用率低和循环寿命短等缺陷,限制了其规模化应用.本工... 锌离子电池具有能量密度高、安全性好、价格低廉等优点,被认为是规模化储能的理想选择之一.然而,其锌负极在电化学循环过程中易产生枝晶、析氢和表面钝化等,造成电池库伦效率低、锌利用率低和循环寿命短等缺陷,限制了其规模化应用.本工作采用电沉积法在自制三维多孔铜内先沉积具有高亲锌性的PbSn合金层,再沉积Zn层,最后通过化学置换,在上层孔表面获得PbSn合金层,其在ZnSO_(4)电解液中形成较低亲锌性的PbSO_(4)层,最终形成由三维多孔内部到外部亲锌性逐渐降低的具有三维亲锌性梯度的锌电极3D Cu@PbSn@Zn@PbSn(3D Cu@PSZPS).三维多孔结构可提高电极比表面积,提供更均匀的电场分布,降低电流密度,提高锌沉积容量,抑制枝晶生长、析氢和钝化;内层孔PbSn合金具有高亲锌性,可诱导锌从内层孔沉积,抑制锌枝晶生长;Pb和Sn具有高析氢过电位,可抑制析氢,同时抑制由于析氢致使电极表面pH值升高而产生的钝化.因此该电极结构可获得优异的电化学性能,在电流密度5 mA•cm^(−2),面积容量1 mAh•cm^(−2)的条件下,可实现锌的稳定沉积/剥离900次以上,首圈成核过电位仅16.4 mV,首圈库伦效率高达99.66%;以此电极组装的对称电池可以稳定循环超过700 h;采用商业MnO_(2)与之匹配得到的MnO_(2)||3D Cu@PSZPS全电池在0.3 A•g^(−1)时具有238.7 mAh•g^(−1)的可逆比容量和300次循环后79.4%的容量保持率,在1.8 A•g^(−1)的电流密度下可稳定循环2000次以上. 展开更多
关键词 水系离子电池 负极 协同策略 三维多孔 亲锌性梯度
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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
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作者 唐晓宁 刘珺楠 +4 位作者 杨兴富 雷杰 罗秋洋 夏澍 薛安 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1452-1460,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 水系离子电池 海藻酸钠 羧甲基纤维素钠 凝胶涂层 亲锌性
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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
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作者 罗秋洋 唐晓宁 +3 位作者 夏澍 刘珺楠 杨兴富 雷杰 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1243-1253,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 水系离子电池 电极 致密疏水 亲锌性 铜金属层
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水系锌离子电池负极集流体关键问题及设计策略 被引量:6
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作者 姬慧敏 谢春霖 +3 位作者 张旗 李熠鑫 李欢欢 王海燕 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第1期29-41,共13页
水系锌离子电池具有成本低廉、环境友好、安全、能量密度较高等特点,有望应用于大规模电化学储能装置.然而,目前使用的商业化锌箔负极相对正极活性材料大大过量,显著降低了电池的能量密度,且存在严重的穿孔和极耳脱落等问题.使用集流体... 水系锌离子电池具有成本低廉、环境友好、安全、能量密度较高等特点,有望应用于大规模电化学储能装置.然而,目前使用的商业化锌箔负极相对正极活性材料大大过量,显著降低了电池的能量密度,且存在严重的穿孔和极耳脱落等问题.使用集流体负载锌作为负极可有效提高放电深度,同时避免电极穿孔失效.但是,集流体界面易产生锌枝晶与副反应,严重影响电池的循环寿命.本综述首先分析了锌枝晶与副反应的产生原因及其对锌负极电化学性能的影响,并从集流体材料成分选择与结构构建两方面总结了锌负极集流体的设计思路,包括选择亲锌性材料、设计择优取向基底与构建三维集流体结构.设计合适的集流体可有效调控锌金属的沉积与剥离行为,从而推进水系锌离子电池的实用化. 展开更多
关键词 负极 集流体 枝晶 亲锌性 择优取向 三维结构
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Magnetic and optical properties of zinc chromite nanostructures prepared by microwave method
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作者 Zahra MOUSAVI Mahdiyeh ESMAEILI-ZARE Masoud SALAVATI-NIASARI 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第12期3980-3986,共7页
The nanostructures of zinc chromite(Zn Cr2O4) were fabricated by the microwave method. It was shown that the well-crystallized spinel structure is formed after annealing at 700 °C. The influence of reaction tim... The nanostructures of zinc chromite(Zn Cr2O4) were fabricated by the microwave method. It was shown that the well-crystallized spinel structure is formed after annealing at 700 °C. The influence of reaction time and irradiation power of oven on the size and shape of the as-prepared Zn Cr2O4 samples was studied. The synthesized samples were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive X-ray(EDX), transmission electron microscopy(TEM), diffuse reflectance spectroscopy(DRS), photoluminescence(PL) spectroscopy, Fourier transform infrared(FTIR) spectra and vibrating sample magnetometry(VSM), respectively. The optical band gap calculated using DRS was found to be 3.50 e V for Zn Cr2O4 nanostructures. Photoluminescence measurements also confirmed this result. 展开更多
关键词 zinc chromite NANOSTRUCTURES superhydrophilicty magnetic property optical property
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Synthesis and photoactivity of pH-responsive amphiphilic block polymer photosensitizer bonded zinc phthalocyanine 被引量:1
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作者 Lü WangYang SUN ChunMei +4 位作者 LU Qin LI Nan WU DeZhou YAO YuYuan CHEN WenXing 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS 2012年第6期1108-1114,共7页
A zinc tetraaminophthalocyanine derivative, zinc tetra(methacryloyl moiety)aminophthalocyanine (MeZnAPc) (with a double bond) was synthesized by the reaction between zinc tetraaminophthalocyanine (ZnTAPc) and methacry... A zinc tetraaminophthalocyanine derivative, zinc tetra(methacryloyl moiety)aminophthalocyanine (MeZnAPc) (with a double bond) was synthesized by the reaction between zinc tetraaminophthalocyanine (ZnTAPc) and methacryloyl chloride. Atom transfer radical polymerization (ATRP) was employed as the polymerization technique to obtain a novel pH-responsive poly- meric photosensitizer (PEGIlo-b-P(DPA,rco-MeZnAPcm)) by copolymerizing of methoxypolyethylene glycols (MPEG) (as reducing agent), 2-(isopropylamino)ethyl methacrylate (DPA) and MeZnAPc. This photosensitizer was characterized by UV-vis spectroscopy, FTIR, ~H NMR, etc. The results indicated that the photosensitizer presented the well pH-responsive be- havior around the pH range 6.0-6.5 and the high photoactivity to 1,3-diphenylisobenzofuran (DPBF). The result of photoca- talysis oxidation of L-tryptophan (L-Try) suggested that zinc phthalocyanine could present high photoactivity due to its disper- sivity at pH 5.5 without formation of micelles, and its photoactivity decreased dramatically at pH 7.4 due to wrapping ZnTAPc into the micelles. Therefore, the novel pH-responsive polymeric photosensitizer has better application prospects in the field of photodynamic therapy. 展开更多
关键词 atom transfer radical polymerization PH-SENSITIVE zinc phthalocyanine polymer photosensitizer PHOTOACTIVITY
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