水性Znイオンエネルギー貯蔵装置のための高速二次元ポリアリミド共振有機フレームワークアノード
Minghao Yu1, Naisa Chandrasekhar1, Ramya Kormath Madam Raghupathy2
1Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) & Faculty of Chemistry and Food Chemistry, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|November 9, 2020
まとめ
研究者らは,リチャージ可能な水性亜鉛イオン電池の陽極として,新しいポリアリミド共性有機フレームワーク (PI-COF) を開発した. この材料は高運動性亜鉛貯蔵を提供し,現在のエネルギー貯蔵装置の主要な制限に対処します.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- エネルギー貯蔵
背景:
- 再充電可能な水性亜鉛イオン電池は 次世代のエネルギー貯蔵に 期待されています
- 重要な課題は,低ポテンシャルウィンドウを持つ可逆性アノド材料の不足です.
- 既存のアノードはしばしば運動能力が低下し,サイクル寿命が限られている.
研究 の 目的:
- 高性能水性亜鉛イオン電池のための新しいアノド材料を開発する.
- 新しい材料の亜鉛イオン貯蔵機構を研究する.
- エネルギー貯蔵アプリケーションにおける共性有機フレームワークの可能性を実証する.
主な方法:
- 二次元ポリアリミド共性有機フレームワーク (PI-COF) の合成と特徴付け
- 水性亜鉛イオンセルにおけるアノドとしてのPI-COFの電気化学試験.
- 貯蔵メカニズムの解明のためのラマン光譜と第一原理の計算.
- PI-COFアノドとMnO2カトドを使用した完全な亜鉛イオン装置の製造と試験.
主要な成果:
- PI-COFアノードは,0.7 A g-1で332 C g-1 (92 mAh g-1) の特定の容量を持つ高運動性Zn2+貯蔵を実証した.
- 7 A g 1で79. 8%の保持率と長いサイクル寿命 (4000サイクル以上で85%の容量保持率) が達成されました.
- 逆転可能なエノラート形成を含む2段階のZn2+貯蔵機構が特定されました.
- デンドライトのない完全な装置は,高いエネルギー密度 (23.966.5 Wh kg-1) と電力密度 (1334782 W kg-1) を示した.
結論:
- ポリアリミド共性有機フレームワークは,水性亜鉛イオン電池のための実現可能で効果的なアノド材料です.
- PI-COFの明確に定義された構造は,効率的なイオン拡散と高容量貯蔵を促進します.
- この研究は,信頼性の高い高性能の水性エネルギー貯蔵装置を開発するための有望な戦略を示しています.
