2000次循环!港城大支春义团队,最新AM!

学术   2024-10-04 21:30   广东  
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研究概述
水系锌-溴(Zn||Br2)电池因其高安全性、理论能量密度和低成本被认为是最有前途的储能设备之一。
然而,缓慢溴氧化还原动力学和可溶性三溴化物(Br3)的形成阻碍了它们的实际应用。
基于此,2024年9月27日,香港城市大学支春义教授、中国科学院上海高等研究院朱大明研究员在国际期刊Advanced Materials发表题为《Bifunctionally Electrocatalytic Bromine Redox Reaction by Single-Atom Catalysts for High-Performance Zinc Batteries》的研究论文。
在这里,研究人员提出了一种分散在介孔碳框架(FeSAC-CMK)中的单个铁原子与氮原子配位(FeN5)作为导电催化溴宿主,该宿主具有FeN5物种的多孔结构和电催化功能,可以增强约束和电催化效果。
活性FeN5物种可以固定溴(Br0)物种,有效抑制Br3的形成,并双功能催化溴化物(Br)/Br°的转化。
这释放了被Br3-络合剂锁定的1/3 Br-,从而提高了溴的利用率和转化可逆性。
因此,采用FeSAC-CMK的Zn||Br2电池在0.2 A g-1时的比容量高达344 mAh g-1,即使在20 A g-1时也能达到164 mAh g-1,远优于非活性CMK(0.2 A g-1时为262 mAh g-1;8 A g-1时仅为6 mAh g-1)。
此外,这种电池还具有出色的循环性能,2000次循环后容量保持率高达88%。
图文解读
图1:不同溴宿主的Zn||Br2电池的循环伏安(CV)曲线。
图2:FeSAC-CMK在溴转化反应中表现出更好的电催化性能。
图3:FeSAC-CMK提高了Zn||Br2电池的稳定性和电化学性能。
文献信息
Bifunctionally Electrocatalytic Bromine Redox Reaction by Single-Atom Catalysts for High-Performance Zinc Batteries, Advanced Materials2024. https://doi.org/10.1002/adma.202409810
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