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火狐直播:《Advanced Materials》:超容量、超长寿数可充电锌空气电池!
来源:火狐app下载 作者:火狐体育在线 更新于:2024-05-19 10:49:07 阅读: 69

  考虑到电池爆破的频频发生以及锂离子电池(LIB)正极和负极材料价格的大面积上涨,高单位体积内的包括的能量、安全且具有本钱效益的电化学储能设备的开发引起了人们的广泛研讨爱好。在这方面,可充电锌空气电池(RZAB)因为其高理论能量密度(≈1370 Wh kg−1,不包括氧气)、固有的安全性、丰厚的锌矿石(比锂低 20 倍)的低本钱以及金属易于制备和贮存,以及优异的环境友好性成为电动汽车和大规模电能存储的入神的替代品。但是,空气正极稳定性差、动力学缓慢、负极库仑功率低和枝晶构成等问题没有战胜,导致单次放电容量低、循环寿数短、能量低。传统的双电极可充电锌空气电池(RZAB)有两个主体问题:1)空气正极催化剂的氧复原(ORR)和析氧(OER)反响的要求相反;2)锌枝晶的构成、氢气的发生以及锌负极处的锌腐蚀。

  图 5. T-RZAB 的扩大及其实践运用。 a) T-RZAB 扩大相片。 b)按份额扩大的TRZAB在2.5 mA cm−2CF@Sn电流密度下的恒电流充电/放电循环(50小时充电/40小时放电)。依据负极的几许面积,电流密度与 F-Ni27Fe10 的电流密度相同。 c) 运用固定容量模型扩大的 T-RZAB 的倍率功能(充电容量:12.5 Ah,放电容量:10 Ah)。d) T-RZAB 电池组的放电曲线。e) 本研讨的T-RZAB 电池组和其他商业和陈述电池的单位体积内的包括的能量与本钱,“&”标明本钱不知道。

  本研讨制备了 T-RZAB,它有效地战胜了空气正极中 OER 和 ORR 催化剂的相反动力学和热力学要求。运用 FeNC 和 F-Ni27Fe10 LDH 催化剂的解耦正极在循环一千小时后表现出杰出的稳定性。原位光学显微镜显现,放电正极避免了氧气气泡在其外表的吸附,而充电正极则有效地解吸氧气气泡。 HAADF-STEM标明,去耦的FeNC放电正极在充电过程中不会被氧化成Fe 2O3。 CF@Sn 诱导 (002)Zn 平面成长,避免锌枝晶构成,并且按捺 HER 并按捺负极中的锌腐蚀。因为T-RZAB中F-Ni27Fe10 LDH、FeNC和CF@Sn的优异稳定性,T-RZAB具有每次循环800 mAh cm−2的高放电容量、88.1%的高DOD和超长的循环寿数在10 mA cm−2的空气中可坚持 5220 小时,远超于报导的 RZAB。扩大的T-RZAB的放电容量为每循环10 Ah,循环寿数为1080小时。T-RZAB电池组的比单位体积内的包括的能量为151.8 Wh kg−1,本钱较低为46.7美元kWh−1,具有用于电瓶车的潜力。这些三电极和无锌负极的战略可能为电动汽车和大规模电能存储的超长循环寿数和高能量密度的RZAB规划指明晰路途。(文:SSC)

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