通过协同分子和电解质工程来提高π-联聚胺阴极的储能性能
Xiaoqian He1,2, Xinyu Sun1, Ruiqi Cheng3
1National Engineering Research Center of Light Alloys Net Forming and State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, Center of Hydrogen Science, School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, P.R. China.
开发先进的金属电池 (MMB) 需要兼容的阴极和电解质. 这项研究表明,聚胺阴极和无化物电解质通过可逆化实现了快速,持久的Mg储存,为更安全,更低成本的能源储存铺平了道路.
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
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 金属电池 (MMB) 承诺低成本,安全性和高能量密度.
- 关键的挑战包括寻找可逆Mg2+存储的阴极和克服阴极-电解质不兼容性.
研究的目的:
- 通过将分子工程聚胺 (PI) 阴极与量身定制的电解质相合,证明MMB中的快速和持久的Mg储存.
- 调查电解质组成和PI结构对Mg储存性能的影响.
主要方法:
- 在含和不含的电解质中对两个PI (NUPI和PUPI) 的系统评估.
- 利用操作/现场光谱和理论计算来确认氧化还原机制.
- 嵌入了氧化石墨烯修改分离器,以提高性能.
主要成果:
- 没有的电解质与弱协调的离子促进可逆乙醇化,并抑制副作用.
- 由于更强大的 ππ 堆叠和有序结构,NUPI 阴极表现出增强的 Mg2+ 运输和界面电荷转移.
- 在50 mA g-1时,NUPI阴极实现了175 mAh g-1的超低容量色 (0.05%每周期超过1000个周期在500 mA g-1).
结论:
- 使用碳烯聚合物化学的分子电解质联合设计策略使得高速,耐用的MMBs成为可能.
- 可逆乙醇化是这些PI阴极中占主导地位的氧化还原机制.
- 这种方法为开发下一代MMB提供了一条途径.
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