一个3.8V四元基双离子电池,由结合阶梯聚合物启用
Jian Zhang1, Qing Lang1, Evgenia Dmitrieva2
1Zhejiang Key Laboratory of Advanced Fuel Cells and Electrolyzers Technology, Materials Tech Laboratory for Hydrogen & Energy Storage, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) of the Chinese Academy of Sciences (CAS), Ningbo, 315201, P.R. China.
这项研究引入了使用四元 (NR4+) 离子的高电压 (3.8 V) 可充电电池,克服了 (NH4+) 电解质的局限性. 新的设计实现了高能量密度和稳定性,用于先进的非金属能量存储.
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:
- 非金属可充电电池,特别是基于 (NH4+) 的系统,提供安全性和成本优势,但受到狭窄的电化学窗口的限制.
- 开发高压电解质对于提高下一代电池的能量密度至关重要.
- 四级 (NR4+) 离子为提高电池性能提供了潜在的替代方案.
研究的目的:
- 开发一种高压双离子电池 (DIB),利用四级 (NR4+) 离子.
- 为了研究一种联梯形聚合物,poly ((benzobisimidazobenzophenanthroline) (BBL) 的性能,作为NR4+存储的阳极.
- 为了证明NR4+作为高性能非金属储能器件中的电荷载体的可行性.
主要方法:
- 一个双离子电池 (DIB) 使用BBL聚合物阳极用于NR4存储和石墨阴极用于离子间隔.
- 评估了电化学性能,包括容量,电压,速率能力和循环稳定性.
- 研究了BBL阳极的氧化还原机制,包括碳/转化和激素离子形成.
主要成果:
- 组装的石墨//BBL DIB在3.8V的高电压下工作.
- BBL阳极表现出高容量120mAh-1g,优异的稳定性和良好的速率性能.
- DIB实现了232 Wh kg-1的最大能量密度和6865 W kg-1的功率密度,具有显著的循环稳定性.
结论:
- 四级 (NR4+) 离子可以有效地作为高压DIB中的电荷载体使用.
- 结合式梯形聚合物BBL作为NR储存的高效阳极材料,可实现高能量和功率密度.
- 这项研究为高性能非金属储能器件的新型设计铺平了道路.
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