混合体系:一种改善水系钾离子全电池能量密度和稳定性的有效方式

作     者：于伟健 盖军民 胡艳瑶 沈东阳 罗文迪 陈素华 武利琛 刘朝孟 周江 杨红官 鲁兵安 Weijian Yu;Junmin Ge;Yanyao Hu;Dongyang Shen;Wendi Luo;Suhua Chen;Lichen Wu;Zhaomeng Liu;Jiang Zhou;Hongguan Yang;Bingan Lu

作者机构：School of Physics and ElectronicsHunan UniversityChangsha 410082China School of Physics and ElectronicsHenan UniversityKaifeng 475004China School of MetallurgyNortheastern UniversityShenyang 110819China School of Materials Science and EngineeringKey Laboratory of Electronic Packaging and Advanced Functional Materials of Hunan provinceCentral South UniversityChangsha 410083China State Key Laboratory of Advanced and Manufacturing for Vehicle BodyHunan UniversityChangsha 410082China 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(U20A20247 and 51922038) 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第3期

页      码：923-931页

摘      要：水系钾基电池(APBs)因具有高安全性和环境友好的性质而被广泛研究.然而,由于电极材料和工作机制的限制,APBs在倍率性能和能量密度方面需要进一步提高,以满足发展需求.针对上述问题,我们首次成功设计并组装了以Z n金属作为阳极,K1.9 2C u0.6 2M n0.3 8-[Fe(CN)6]0.968·□0.0 3 2·H_(2)O0.35作为阴极,2 mol L-1Zn(SO_(3)CF3)2+12 mol L-1KSO_(3)CF3作为电解液的水系钾基电池.这种混合离子体系的设计优点是:(i)选择金属锌作为阳极,提高了APBs的工作电位;(ii)双阳离子储存机制缩短了离子传输路径;(ⅲ)来自双阳离子电解质的K+通过静电屏蔽作用抑制了锌枝晶的生长.因此,组装后的全电池具有1.75 V的高工作电位,并具有优异的倍率性能(在10,000 mA g-1的电流密度下,保持原有容量的83.3%).此外,通过理论相场模拟和综合表征充分揭示了原位静电屏蔽效应,显著抑制了锌阳极的枝晶生长,提高了全电池稳定性.混合离子电池的结构设计为高性能APBs的发展提供了思路.

主 题 词：工作电位 全电池 倍率性能 锌阳极 离子电池 能量密度 静电屏蔽 结构设计 

学科分类：0808[工学-自动化类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s40843-022-2213-y

馆 藏 号：203115680...