客户端
游戏
无障碍

0

评论

收藏

分享

手机看

微信扫一扫,随时随地看

南开大学陶占良教授《AFM》:−90°C!可在低温下工作的高能量功率密度的水系质子电池!

可充电电池已广泛应用于电动汽车和便携式电子产品,然而,由于电解质的高凝固点和电极/电解质界面缓慢的离子传递动力学,导致它们中的大多数不能在低温(T)条件下工作。迄今为止,研究人员通过使用一些低凝固点的有机电解质,例如液化的CO2/氟甲烷气体,氟化溶剂和乙酸乙酯,来改善可充电电池在低T条件下的电化学性能。然而,固有的低离子电导率和有机电解质对环境的影响阻碍了其发展。相比之下,水系电解质由于其在低成本,低粘度和环境友好等方面的诸多优点在低T条件下更适合用于高性能电池。
鉴于此,来自于南开大学的陶占良教授课题组提出了一种水系质子(H+)电池,在低T条件下既能获得高能量密度,又能获得高功率密度。该研究以题为“High Power and Energy Density Aqueous Proton Battery Operated at −90 °C” 的论文发表在最新一期《Advanced Functional Materials》上。
文章亮点:
(1) 在该体系中,采用四氧嘧啶(ALO)基阳极可逆储存H+和碳纤维毡(CF)基阴极耦合Mn2+/MnO2可逆转化反应。使用2 M HBF4+2 M Mn(BF4)2的水溶液用作电解质,显示出了低于−160℃的冰点并且在−70℃下具有0.21 mS cm-1的高离子电导率。通过光谱研究和核磁共振(NMR)谱证实了BF4-阴离子能有效地破坏原始水分子的氢键(H-键)网络,从而产生了超低的冰点。
(2) 通过密度泛函理论(DFT)计算和综合表征,进一步证明了ALO电极中H+的吸收/去除反应。利用合适的电解液和电极材料,组装DE ALO//2M HBF4+2 M Mn(BF4)2//CF电池,当T降至−60°C时,在电流密度为6C(1.5 A g-1)下可以提供100 mA h g-1的高放电容量,同时,基于活性阳极质量计算,该器件呈现的能量密度和功率密度分别为110 Wh kg-1和 1650 W kg-1。
(3) 该系统在−60°C时在4 C(1 A g-1)的电流密度下在400次循环后几乎无容量衰减,表现出良好的稳定性。同时,在−90°C时比放电容量仍可达85 mA h g-1。
图片
图1 2M HBF4+2 M Mn(BF4)2在不同温度下的原位偏光显微镜观察、粘度测试、离子电导率测试和电导活化能测试
图片
图1 以2M HBF4+2 M Mn(BF4)2为电解液组装成器件的电化学性能
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202010127
来源:高分子科学前沿
声明:仅代表作者个人观点,作者水平有限,如有不科学之处,请在下方留言指正!
免责声明:本内容来自腾讯平台创作者,不代表腾讯新闻或腾讯网的观点和立场。
举报
评论 0文明上网理性发言,请遵守《新闻评论服务协议》
请先登录后发表评论~
查看全部0条评论
首页
刷新
反馈
顶部