全气候能量密度级联水性Zn-I电池由多化凝电解质启用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 水性- (Zn-I₂) 电池面临的挑战是传统的I⁰/I^-转换的低能量密度和有限的温度耐受性.
• 现有的电解质在极端温度条件下难以保持性能,阻碍了实际应用.

研究的目的:

• 设计一种对温度不敏感的聚化水凝电解质 (BAVBr) 用于能量密集,级联式水性Zn-I电池.
• 为了使电池在广泛的温度范围内 (-50到50°C) 能够稳定地运行.

主要方法:

• 开发了一种新型氧-细菌纤维素 / p(AM-co-VBIMBr) (BAVBr) 水凝电解质.
• 利用先进的光谱调查和密度函数理论 (DFT) 计算.
• 研究了包括I⁰/I^-,I⁺/I⁰和Br⁰/Br^-在内的连续的氧化还原反应.

主要成果:

• BAVBr 电解质促进 Br⁰/Br^- 的转化,并通过间原生成激活 I⁺/I⁰ 的氧化还原反应.
• 实现了连续和高度可逆的级联氧化还原反应,抑制了中素水解.
• 证明了0.76 mAh cm-2 (或760 mAh g-1) 的高面积容量,具有从-50°C到50°C的特殊长期循环稳定性.

结论:

• 设计的BAVBr水凝电解质使高能水性Zn-I电池具有出色的广泛温度性能.
• 本研究提供了用于各种操作条件的高能水性电池中先进电解质的合理设计策略.