通过多功能有机分子重塑内赫尔姆霍尔茨层和电解质结构,使得无树的 Zn 金属阳极成为可能
Chang Liu1, Wen-Bin Jiang1, Dan Xie1
1Faculty of Chemistry, Northeast Normal University, Changchun, Jilin, 130024, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|July 24, 2023
概括
引入 (4-chloro-3-nitrophenyl) (pyridin-4-yl) 甲 (CNPM) 作为电解质添加剂,通过抑制金属阳极 (ZMA) 上的树生长和寄生反应,显著改善水性离子电池 (AZIB). 这提高了电池的稳定性和寿命.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 金属阳极 (ZMA) 上的树生长和寄生反应阻碍了水性离子电池 (AZIB) 的发展.
- 通过电解质添加剂重建内部海尔姆霍尔茨层 (IHL) 是稳定ZMA的一个关键策略.
- 了解和控制Zn2+溶解结构对于高效的电池性能至关重要.
研究的目的:
- 研究 (4-chloro-3-nitrophenyl) (pyridin-4-yl) 甲 (CNPM) 作为水性离子电池的电解质添加剂的有效性.
- 阐明CNPM修改ZMA/电解质接口和Zn2+溶解的机制.
- 评估CNPM对ZMA稳定性,树抑制和电池整体性能的影响.
主要方法:
- 在ZnSO4电解质中引入CNPM.
- 密度函数理论 (DFT) 计算分析CNPM-ZMA相互作用和吸附行为.
- 实验评估ZMA循环性能,包括树形成和寄生反应.
- 对Zn2+溶解结构和离子运输通路的分析.
主要成果:
- CNPM,其四重功能组 (C=O,Cl,C=N,NO2),有效地吸附到ZMA表面,形成一个缺水的IHL.
- CNPM创造了精心排列的离子运输通道,并促进了在 (002) 平面上均的 Zn 沉积.
- 观察到显著抑制树生长和寄生虫反应.
- ZMA 证明了 2900 小时的长周期寿命和 500 个周期的高库伦比效率 (CE).
结论:
- CNPM作为一种有效的电解质添加剂,可以稳定AZIB中的ZMA.
- CNPM的分子结构和功能组对于界面工程和均的 Zn 沉积至关重要.
- 该研究强调了开发高性能和持久的水性离子电池的有希望的战略.
相关概念视频
Types of Reversible Electrodes
For electrode reversibility to be maintained, all the reactants and products involved in the half-reaction must be present at the electrode. There are several types of reversible electrodes (half-cells).In metal-metal-ion electrodes, a metal balances electrochemically with a solution of its own ions. Examples are Cu2+|Cu and Zn2+|Zn. Metals that react with the solvent, like group 1 and most group 2 metals, which react with water, and zinc, which reacts with aqueous acidic solutions, cannot be...
The Electrical Double Layer
In the region where two bulk phases meet, an intricate electric charge distribution arises due to charge transfer, ion adsorption, molecular orientation, and charge distortion. This complex distribution is commonly referred to as the electrical double layer.When a solid electrode interfaces with ions in an electrolyte solution, the speed of electron transfer dictates the rates of oxidation and reduction. The electrode acquires a charge through the escape of atoms into the solution as cations or...


