用于水性离子储能装置的高速二维聚胺共价有机框架阳极
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
概括
研究人员开发了一种新型聚利胺共价有机框架 (PI-COF) 作为可充电水性离子电池的阳极. 这种材料提供了高动力存储,解决了当前储能设备的关键局限性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 能量储存
背景情况:
- 可充电的水性离子电池对下一代储能充满希望.
- 一个关键的挑战是低电位窗口的可逆阳极材料的稀缺.
- 现有的阳极往往具有较差的动力学和有限的循环寿命.
研究的目的:
- 为高性能水性离子电池开发一种新型阳极材料.
- 在新一类材料中研究离子储存机制.
- 证明共价有机框架在储能应用中的潜力.
主要方法:
- 合成和表征二维聚利胺共价有机框架 (PI-COF).
- 在水性离子电池中作为阳极的PI-COF进行电化学测试.
- 在现场进行拉曼光谱和第一原理计算以阐明存储机制.
- 使用PI-COF阳极和MnO2阴极制造和测试全离子装置.
主要成果:
- PI-COF阳极在0.7 A g-1下显示出高动力Zn2+储能,其特定容量为332 C g-1 (92 mAh g-1).
- 实现了卓越的速率能力 (79.8%的保留在7Ag-1) 和长周期寿命 (85%的容量保留超过4000个周期).
- 确定了一种两步的Zn2+储存机制,涉及可逆的酸盐形成.
- 没有树的全设备具有高能量密度 (23.966.5Wh kg-1) 和功率密度 (1334782 W kg-1).
结论:
- 聚利胺共价有机框架是水性离子电池的可行和有效的阳极材料.
- 清晰定义的PI-COF结构有助于有效的离子扩散和高容量存储.
- 这项工作为开发可靠和高性能水性储能装置提供了一个有希望的策略.
