支春義教授，EES：接枝MXene/聚合物電解質(zhì)用于延長在高/低溫下鋅電池的保質(zhì)期
發(fā)布時間：2021-11-09 09:24:00 人氣：2057
文章信息
接枝MXene/聚合物電解質(zhì)用于延長在高/低溫下鋅電池的保質(zhì)期第一作者：陳澤，李新亮通訊作者：支春義*單位：香港城市大學(xué)
研究背景
水系鋅離子電池(ZIBs)由于其高安全性和有競爭力的容量一直被認為是極具潛力的新型能量存儲設(shè)備。然而，就ZIBs的實際應(yīng)用而言，它的保質(zhì)期難以滿足要求，主要是因為水系電解液與鋅金屬之間存在不可避免的副反應(yīng)，包括腐蝕，析氫和鈍化。這些不良副反應(yīng)導(dǎo)致電池的界面阻抗異常增加，降低了鋅陽極的利用率，最終嚴重削減了ZIBs的保存期限。采用全固態(tài)電解質(zhì)可以高效解決上述問題，因為完全避免了水分子在體系里的一系列副反應(yīng)，但是目前ZIBs中的固態(tài)電解液報道少之又少，高性能的鋅電固態(tài)電解質(zhì)還有待開發(fā)。
文章簡介
基于此，香港城市大學(xué)支春義教授團隊在Energy Environ. Sci.期刊上發(fā)表了題為“Grafted MXene/Polymer Electrolyte for High Performance Solid Zinc Batteries with Enhanced Shelf Life at Low/High Temperatures”的研究論文本文首次采用聚(丙烯酸甲酯)接枝MXenes填充的聚(偏氟乙烯-共六氟丙烯)(PVHF/MXene-g-PMA)固態(tài)聚合物電解質(zhì)(SPE)來解決ZIBs的低保質(zhì)期的問題。
圖1. 基于接枝Mxene的聚合物固態(tài)電解質(zhì)的組成及采用普通水系電解液和該固態(tài)電解質(zhì)在儲存一定時間后的電化學(xué)性能。
本文要點
要點一：高鋅離子遷移率的固態(tài)電解質(zhì)通過PMA和PVHF聚合物之間的相互作用，接枝MXenes可以均勻分散在基體中。結(jié)果表明，該SPE在室溫下的離子導(dǎo)電率比普通的PVHF基體高3個數(shù)量級，達到2.69×10-4 S cm-1，在高溫下可以再提升一個數(shù)量級。基于此電解質(zhì)實現(xiàn)了高可逆性的無枝晶的鍍鋅/剝離，其在室溫下可循環(huán)1000小時以上，高溫下循環(huán)200小時以上。要點二：高保質(zhì)期的全固態(tài)鋅電池
要點二：高保質(zhì)期的全固態(tài)鋅電池制備的具有消除HER和抑制負極Zn枝晶的固態(tài)全電池在室溫下表現(xiàn)高達10000次循環(huán)的優(yōu)異循環(huán)性能，并且可以在-35至100 ℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。最重要的是不管是在低溫還是高溫下，全固態(tài)ZIBs的保存期限都超過90天。這項研究在具有優(yōu)異穩(wěn)定性和可靠性的全固態(tài)ZIBs方面取得了實質(zhì)性進展，其有效抑制了鋅枝晶及副反應(yīng)、實現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)性能和顯著的儲存期限。
文章鏈接
Grafted MXene/Polymer Electrolyte for High-Performance Solid Zinc Batteries with Enhanced Shelf Life at Low/High Temperatureshttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ee/d1ee00409c#!divAbstract
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