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赵东元院士团队JACS:这个Janus介孔加速器很高效!
来源: 时间:2024-03-04 11:28:28 浏览:1509次

第一作者:Lipeng Wang、Bao Zhang

通讯作者:赵东元院士、晁栋梁教授

通讯单位:复旦大学

DOI: 10.1021/jacs.3c14019.



研究背景



水系锌基电池(ZABs)作为“超越锂离子”的储能技术之一,因其安全性、低成本和生态友好性而备受关注。金属Zn负极上可靠的固体电解质界面(SEI)是稳定ZABs的必要条件,但不相容的Zn离子还原过程,即同时吸附(捕获)和脱溶(排斥)Zn2+(H2O)6,给SEI的设计带来了挑战。基于此,复旦大学赵东元院士/晁栋梁教授储能团队提出了一种串联化学策略,通过电化学组装的具有亲水性-OH和疏水-F基团的多孔SiO2介孔可作为Janus介孔加速器,从而促进Zn2+还原反应。这种串联化学策略可为各种金属阳极的界面设计提供新的思路,并为下一代高安全性和高可靠性的电池技术铺垫道路。



文章要点



1、结合原位电化学数字全息、分子动力学模拟和光谱表征,团队发现-OH基团从本体电解质中捕获Zn2+簇,接着-F基团在壳层中排斥配位的水分子,从而实现串联离子还原过程。

2、所得到的对称电池在4 mA cm-2和10 mA cm-2的高电流密度下分别表现出超过8000 h和2000 h的可逆循环。此外,Zn//VO2和Zn//I2电池性能进一步证明了串联化学策略的可行性。



图文展示



图1.Janus介孔加速器串联化学原理图

图2.Janus OH-F-mSiO2界面相的合成与结构表征

图3.具有Janus介孔的金属Zn负极的动力学和热稳定性

图4.具有Janus介孔的金属Zn负极的电化学性能

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全部 3小时前 四川
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