通过多相Operando扩展X射线吸收细结构光谱在水性Zn/MnO2电池中同时化固体和溶液环境
Daren Wu1,2, Lisa M Housel1,3, Steven T King1,4
1Institute for Energy Sustainability and Equity, Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 13, 2022
概括
水性Zn/MnO2电池 (AZMOB) 在电网存储方面具有前景. 新的EXAFS分析显示了固体和溶解阶段的物种,这对于提高电池性能和容量保留至关重要.
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 能量储存
背景情况:
- 水性Zn/MnO2电池 (AZMOB) 在电网层面的储能方面具有前景.
- 了解阴极固体相的演变和溶解是保持容量的关键.
- 溶解-沉积还氧化过程使机理学研究复杂化.
研究的目的:
- 引入和演示一个多相扩展X射线吸收细结构 (EXAFS) 分析.
- 在Mn氧化还原反应中同时表征水和固体相.
- 提供涉及固体和溶解活性物质的复杂电化学机制的洞察力.
主要方法:
- 操作多相扩展的X射线吸收细结构分析 (EXAFS).
- 在各种电解质中进行电化学测试 (ZnSO4,Zn(CF3SO3) 2,Zn(CH3COO) 2).
- 补充拉曼光谱和传输电子显微镜 (TEM).
主要成果:
- 在不同的电解质中观察到类似的协调环境.
- 在固体和溶液阶段的Mn{n+) 种的分布中发现了定量差异.
- 在操作中,EXAFS有效地表征了水晶性差的多相固体和溶解物种.
结论:
- 开发的操作多相EXAFS方法可以同时对固体相和溶液物种进行批量表征.
- 这种方法为AZMOB的复杂机制提供了关键的见解.
- 这些发现有助于推进电网级储能应用的容量保留.
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