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余桂华团队Angew.新突破！

来源：时间：2024-01-02 15:44:38 浏览：1600次

第一作者：Li Yadong、Li Yuhao

通讯作者：李洪森教授、余桂华教授

通讯单位：青岛大学、德克萨斯大学奥斯汀分校

DOI: 10.1002/anie.20231844

研究背景

化石燃料的枯竭及其对环境的负面影响刺激了高性能、安全且环保的储能系统的各种应用的开发，其中锌-二氧化锰（Zn-MnO₂）电池由于其丰富的自然资源、低毒性、高理论容量和工作潜力在电网规模储能应用中引起了广泛关注。然而，MnO₂在弱酸性水性电解质中的储能化学性质及反应机理仍然难以捉摸且存在争议。基于此，德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授和青岛大学李洪森教授等人报道了一种将传统纽扣电池与定制烧杯电池相结合的方法，模拟了电池在不同场景下的运行状态，从而全面地揭示了弱酸性条件下水系Zn-MnO₂电池的运行机制。

文章要点

1、作者确定了Zn-MnO₂电池在弱酸性电解质中的反应机理，排除了弱酸性电解质中Zn²⁺和/或H⁺嵌入/脱嵌机制的可能性。

2、本文揭示了水相Zn-MnO₂电池中MnO₂/Mn²⁺溶解-沉积的机理，发现MnO₂不是体系运行的必需成分，并进一步揭示了MnO₂/Mn²⁺在铝离子电池中相同的主要溶解沉积机制。本研究为探究水系电池的运行机制提供了一种有效的方法，并可为开发具有经济性、高能量输出和长循环性能的新型二次电池提供有价值的见解。

图文展示

图1.α-MnO₂形貌表征和Zn-MnO₂纽扣电池的电化学性能

图2. Zn-MnO2 杯式电池在不同电解液中的电化学性能

图3. 纽扣电池和烧杯电池首次循环充放电机理示意图

图4.重组纽扣电池在不同电解液中的电化学性能

图5.使用2M ZnSO₄作为电解质的纽扣电池的相和表面化学表征

图6. Al-MnO₂杯式电池的性能

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