通过使用离子选有机框架膜来实现超稳定的宽温度离子电池
Jie Xu1,2, Yuting Yang1, Qingyu Dai1
1School of Materials Science and Engineering, Key Laboratory of Efficient Conversion and Solid-state Storage of Hydrogen & Electricity of Anhui Province, Key Laboratory of Green Fabrication and Surface Technology of Advanced Metal Materials of Ministry of Education, Anhui University of Technology, Ma'anshan, 243002, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|February 20, 2025
概括
一种基于共价有机框架 (COF) 的新型分离器提高了水性离子电池的安全性和性能. 这种COF-Zn膜通过抑制树突的生长和阴极溶解,使得稳定的循环和高能量密度.
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:
- 水性离子电池 (AZIB) 对安全和经济高效的储能充满希望.
- 关键的挑战包括树突的生长和不稳定的电极接口,限制商业化.
- 分离器优化对于调节离子运输和稳定AZIB中的接口至关重要.
研究的目的:
- 开发一种基于共价有机框架 (COF) 的分离器,以提高AZIB的性能.
- 为了解决 Zn 树突的生长和界面不稳定性,使用准单离子导电膜.
- 通过分离器创新来提高AZIB的安全性和能量密度.
主要方法:
- 用Zn2+替代的硫酸盐COF (COF-Zn) 膜作为分离器的制造.
- 描述COF-Zn膜的离子输送特性,包括Zn转移号.
- 在各种条件下用COF-Zn分离器测试完整的AZIB细胞 (Zn//PTO,Zn//I2,Zn//V2O5).
主要成果:
- COF-Zn 分离器表现出具有高 Zn 转移数 (0.87) 的准单离子导电性.
- 它可以减少电解质的使用 (20μL mg-1) 并有效抑制阴极溶解.
- 证明了超稳定的AZIBs,Zn//PTO电池达到260Wh/kg-1的能量密度和稳定的全天候循环 (-40至100°C).
结论:
- COF-Zn 分离器显著提高了AZIBs的稳定性和性能.
- 准单离子导电性和电子负性质通过降低水活性来改善 Zn 阳极的稳定性.
- 这种先进的分离器技术为实用和高性能水性离子电池铺平了道路.
