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支春義&汪冬紅JACS：高性能鋅電池！

來(lái)源：時(shí)間：2023-09-14 14:17:50 瀏覽：2068次

第一作者：Ze Chen

通訊作者：支春義教授、汪冬紅教授

通訊單位：香港城市大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c06488.

研究背景

硫族元素，特別是碲（Te）作為轉(zhuǎn)換型正極，在高能量密度的鋅電池（ZBs）方面具有豐富的潛在價(jià)值和很好的前景。然而，Te的轉(zhuǎn)化反應(yīng)通常局限于Te^2–/Te⁰氧化還原，在約0.59 V（vs Zn²⁺/Zn）時(shí)具有低電壓平臺(tái)，而不是預(yù)期的Te⁰到Teⁿ⁺的正價(jià)轉(zhuǎn)化，從而抑制了Te基電池向高輸出電壓和能量密度的發(fā)展。基于此，香港城市大學(xué)支春義教授和安徽工業(yè)大學(xué)汪冬紅教授等人報(bào)道了通過(guò)首次使用高濃度含Cl^–的電解質(zhì)（Cl^–作為強(qiáng)親核試劑），成功激活了所需的具有高達(dá)六個(gè)電子轉(zhuǎn)移的可逆Te^2–/Te⁰/Te²⁺/Te⁴⁺氧化還原行為。

文章要點(diǎn)

1、測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在1.24、0.77和0.51 V的三個(gè)平坦放電平臺(tái)上，該鋅電池的總?cè)萘繛?02.7 mAh g^-1。

2、為提高Teⁿ⁺產(chǎn)物的穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性，作者制備了一種改性離子液體（IL）基電解質(zhì)，得到了基于400 mAh級(jí)袋式電池的高性能Zn‖Te電池，該電池具有高面積容量（7.13 mAh cm^-2）、高能量密度（542 Wh kg_Te^-1或227 Wh L_{cathdoe+anode}^–1）、優(yōu)異的循環(huán)性能和低自放電率。該結(jié)果增強(qiáng)了對(duì)電池中碲化學(xué)的理解，為先進(jìn)的ZBs提供了一條顯著的途徑。

圖文展示

圖1.激活Te的多價(jià)轉(zhuǎn)化反應(yīng)

圖2. Te的多價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制

圖3.抑制產(chǎn)物溶解以延長(zhǎng)循環(huán)壽命

圖4. Zn‖Te電池性能

圖5.高Te負(fù)載量的Zn‖Te電池性能

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