-40至60℃宽温锌电！中南大学曹鑫鑫，Angew！
文摘
2024-11-03 08:18
河南
固态聚合物电解质有望解决利用水系电解液的可充锌电池（ZB）的关键挑战。然而，在有效抑制Zn枝晶的同时实现高离子电导率、优异的机械强度和高阳离子转移数仍然具有挑战性。中南大学曹鑫鑫等设计了一种由聚丙烯腈（PAN）、氯化锌（ZnCl2）和具有氧空位的五氧化二铌（Nb2O5-x）组成的新型盐包聚合物固态电解质（PISSE），其具有高离子电导率。研究显示，PAN聚合物基质为电解质提供了良好的机械性能和锌盐的溶解性。高浓度的ZnCl2有效地将Zn2+与聚合物链段解耦，并提供更多的离子传导非晶区。此外，掺入的Nb2O5-x填料通过锚定(ZnxCly)2x-y团簇加速了Zn2+的去溶剂化，并提高了系统的力学性能，实现了优异的Zn2+转移数（~0.93）和界面稳定性。电化学性能测试显示，Zn/Zn对称电池在0.1 mA cm-2下表现出2900小时的优异稳定性。Zn/PANI全电池在60℃至-40℃的宽温度范围内表现出实用性能。此外，由于Cl−在电极/电解质界面上的活化效应，基于离子液体凝胶阴极的Zn/IL-I全电池实现了稳定的四电子转换平台和高容量（0.8A g−1时为521 mAh g−l）。采用ZP0.8@Nb2O5−x的软包电池也表现出优异的电化学性能，展示了这种电解质的可行性和潜力。这项研究为开发稳定的固态 ZB 提供了一种实用的电解质工程策略。Anion-Anchored Polymer-in-Salt Solid Electrolyte for High-Performance Zinc Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2024. DOI: 10.1002/anie.202414777🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
