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可充电锌离子电池共晶电解液的研究进展
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作者 王语渊 张文卫 +4 位作者 黄珍 袁宇鑫 王毅鹏 宋江宇 罗平 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期2105-2114,2132,共11页
可充电锌离子电池(RZIBs)因高安全性、低成本以及环境友好等优势广受关注。但传统水系电解液中水的高活性导致锌负极在循环过程中面临着枝晶和副反应问题,限制了RZIBs的发展。共晶电解液通过氢键和配位效应调节Zn^(2+)离子溶剂化结构中... 可充电锌离子电池(RZIBs)因高安全性、低成本以及环境友好等优势广受关注。但传统水系电解液中水的高活性导致锌负极在循环过程中面临着枝晶和副反应问题,限制了RZIBs的发展。共晶电解液通过氢键和配位效应调节Zn^(2+)离子溶剂化结构中水分子数量,有效解决了上述问题。此外,其具有合成简单、无腐蚀性和环境友好等优势,在RZIBs领域备受关注。介绍了共晶电解液的基本原理和定义,然后重点阐述了共晶电解液在RZIBs中的应用现状,最后对共晶电解液的发展前景进行了展望,为制备出优异的共晶电解液提供了重要思路。 展开更多
关键词 可充电锌离子电池 共晶电解液 氢键
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方铁锰矿Mn_(2)O_(3)作为正极材料的高比容量可充电水性锌离子电池
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作者 黄兰香 罗旭峰 +1 位作者 陈昶 何都益 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期317-326,共10页
由于具有低成本、高安全性、组装简易方便等优点,水性可充电锌离子二次电池被认为是太阳能和风能的最佳储能装置,尤其是锌锰二次电池。目前,锰正极材料的研究较多集中在二氧化锰上,同时,也有关于Mn_(2)O_(3)的研究,但比容量及能量密度... 由于具有低成本、高安全性、组装简易方便等优点,水性可充电锌离子二次电池被认为是太阳能和风能的最佳储能装置,尤其是锌锰二次电池。目前,锰正极材料的研究较多集中在二氧化锰上,同时,也有关于Mn_(2)O_(3)的研究,但比容量及能量密度皆较低。本文合成了方铁锰矿Mn_(2)O_(3)并将其用于水性锌离子电池的正极材料,在0.2 C倍率下充放时,获得了475 mAh·g^(-1)的高比容量及637 Wh·kg^(-1)的高能量密度。Mn_(2)O_(3)在充放电过程中,具有两个氧化还原峰和两个充放电平台,分别对应H^(+)和Zn^(2+)的脱嵌反应,同时,由于H^(+)较Zn^(2+)半径小,更容易发生脱嵌反应,在大电流密度充放条件下,对容量的贡献率更大;在充电过程中,Mn_(2)O_(3)被逐渐氧化为ε-MnO_(2),+4价锰在放电过程中发生了两电子的转移,从而使其具有高比容量。 展开更多
关键词 可充电水性锌离子电池 方铁锰矿Mn_(2)O_(3) 高比容量
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用于可充电水性锌离子电池的Ti_(3)C_(2)@ε-MnO_(2)电极 被引量：5
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作者 黄兰香 罗旭峰 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期4631-4641,共11页
可充电水性锌-氧化锰(Zn-MnO_(2))电池具有成本低、安全性高、易于安装等特点,成为太阳能及风能储能装置的最佳选择。由于MnO_(2)导电性欠佳,导致电池循环性能较差,为解决此问题,本文采用导电性优异、具有丰富化学终端(T,如=O、-F、-OH... 可充电水性锌-氧化锰(Zn-MnO_(2))电池具有成本低、安全性高、易于安装等特点,成为太阳能及风能储能装置的最佳选择。由于MnO_(2)导电性欠佳,导致电池循环性能较差,为解决此问题,本文采用导电性优异、具有丰富化学终端(T,如=O、-F、-OH)的二维层状过渡金属碳化物(MXene) Ti_(3)C_(2)Tx材料作为MnO_(2)颗粒的良好载体。基于化学终端的电负性,Mn能够与其产生强静电吸引,从而嵌入Ti_(3)C_(2)Tx MXene材料层间并吸附在其表面,使生成的MnO_(2)颗粒牢牢地锚定在Ti_(3)C_(2)Tx MXene上,形成了Ti_(3)C_(2)@MnO_(2)复合材料。当作为水性锌离子电池的正极材料时,Ti_(3)C_(2)@MnO_(2)在第1次充电过程中,完全转化为Ti_(3)C_(2)@ε-MnO_(2)。由于Ti_(3)C_(2)Tx MXene材料优异的导电性及层状结构,使Ti_(3)C_(2)@ε-MnO_(2)电极展现出了优异的动力学和电化学性能,在0.2 C (1 C=308 mA·h·g^(-1))倍率下放电时,比容量高达440 mA·h·g^(-1),能量密度为607 W·h·kg,在1 C倍率下循环150次后,容量从270 mA·h·g^(-1)增长至480 mA·h·g^(-1)。优异的电池性能,简单的材料制备方法再加上低成本、高安全性及易于组装的特性,使可充电水性Zn-MnO_(2)电池在大规模储能装置上的应用成为可能。 展开更多
关键词 可充电水性锌离子电池 Mn_(3)O_(4) Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene Ti_(3)C_(2)@ε-MnO_(2)电极 可充电电池
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碳纳米纤维表面网络修饰及其锌离子电池应用
4
作者 卢小杰 徐晶 +3 位作者 杨科 闫俊 陈磊 刘雍 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2731-2740,共10页
可充电水系锌锰电池以高安全、低成本和对环境友好的特性在大规模储能领域有广泛的应用前景,但由于锰氧化合物自身导电差且在电池充放电过程中发生歧化反应在水中溶解,导致电池容量低、循环稳定性差。本文采用双针头对纺静电纺丝技术,... 可充电水系锌锰电池以高安全、低成本和对环境友好的特性在大规模储能领域有广泛的应用前景,但由于锰氧化合物自身导电差且在电池充放电过程中发生歧化反应在水中溶解,导致电池容量低、循环稳定性差。本文采用双针头对纺静电纺丝技术,结合预氧化、高温退火工艺,通过掺杂碳纳米管(CNTs)和导电炭黑(Super-P)对碳纳米纤维表面进行修饰,制备出具有凸起结构和导电网络的碳纳米纤维(CSCNFs)复合材料,再结合电化学沉积工艺,在纤维表面负载α-MnO_(2)活性物质制备得到MnO_(2)@CSCNFs阴极。其中,CNTs和Super-P协同构建了具有节点结构的导电网络通道,实现高效电子-离子协同传输。以MnO_(2)@CSCNFs为阴极的电化学性能得到明显改善,初始容量达到784.8 mA·h·g^(-1),100圈循环后仍保持500 mA·h·g^(-1)的放电比容量,2 A·g^(-1)的大电流密度下仍保持290.8 mA·h·g^(-1)的放电比容量,且当电流密度恢复到0.1 A·g^(-1)时容量回复率高达96.33%。 展开更多
关键词 可充电水系锌离子电池 静电纺丝技术 α-MnO_(2) 阴极材料 表面修饰
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