色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

通過設(shè)計負(fù)電性量子點添加劑降低界面濃度梯度實現(xiàn)無枝晶鋅負(fù)極

清新電源 ? 來源:水系儲能 ? 2023-04-03 09:26 ? 次閱讀

研究背景

由于其高理論體積容量(5855 mAh cm?3)、低氧化還原電位(?0.762 Vvs. SHE)和本征安全性,水系鋅(Zn)電池引起了廣泛的關(guān)注。然而,Zn枝晶的生長和Zn-電解液界面的副反應(yīng),如氫析出反應(yīng)(HER)和Zn腐蝕,阻礙了其發(fā)展。由于Zn/Zn2+的低氧化還原電位,Zn沉積過程中,在Zn-電解液界面上析氫反應(yīng)無法避免,這將導(dǎo)致Zn電池的庫侖效率(CE)和循環(huán)穩(wěn)定性降低。此外,由于“尖端效應(yīng)”,鋅枝晶生長加劇了副反應(yīng)和可能的隔膜刺穿,導(dǎo)致在充放電過程中發(fā)生電池短路。因此,有必要開發(fā)具有均勻的Zn沉積/溶解和減少副反應(yīng)的Zn負(fù)極,延長Zn電池的使用壽命。

為了緩解枝晶問題,之前的工作報道了各種策略來提高Zn負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性,如界面修飾,電解液優(yōu)化和三維集流體等。其中,電解液添加劑已被廣泛用于誘導(dǎo)無枝晶Zn沉積,旨在通過電磁屏蔽效應(yīng)或調(diào)節(jié)Zn2+溶劑化結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。然而,關(guān)于高倍率下界面濃度梯度對Zn沉積過程的影響的研究卻鮮有報道。值得一提的是,高界面濃度梯度不僅降低了鋅離子在電極界面的反應(yīng)動力學(xué),而且促進Zn2+在“尖端”上的優(yōu)先聚集,加速了鋅枝晶的生長。因此,通過合理設(shè)計電解液添加劑以緩解界面濃度梯度,進而抑制負(fù)極界面的鋅枝晶生長和負(fù)反應(yīng)發(fā)生將具有很好的應(yīng)用前景。

鑒于此,天津大學(xué)-新加坡國立大學(xué)福州聯(lián)合學(xué)院和天津大學(xué)的楊全紅教授與楊春鵬教授團隊提出了通過在電解液中添加N,S摻雜的碳量子點(NSQDs)來緩解界面濃度梯度以促使Zn的均勻成核沉積。解決了高倍率循環(huán)下,鋅離子在界面的濃度梯度問題,實現(xiàn)了鋅負(fù)極的高倍率穩(wěn)定循環(huán)。

研究亮點

通過在水系電解液中引入帶負(fù)電荷的量子點添加劑,降低界面的鋅離子濃度梯度,實現(xiàn)了均勻的鋅沉積;

量子點上豐富的含氧基團被金屬Zn還原,從而與氧化的Zn2+相互作用,在Zn表面形成Zn-O鍵。為Zn2+預(yù)成核提供了豐富的位點;

由于降低的界面濃度梯度,鋅負(fù)極實現(xiàn)了高倍率的穩(wěn)定循環(huán),在20 mA cm-2電流密度下,累計容量高達5900 mAh cm-2。

0d678c88-d1ab-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

原理示意圖:(a) 高濃度梯度: 鋅負(fù)極存在諸如Zn2+傳輸緩慢、鋅枝晶形成和HER等問題。(b) 濃度梯度降低: 形成帶負(fù)電荷的NSQDs層以改善鋅離子的傳輸,促進無枝晶鋅沉積并抑制HER副反應(yīng)。

圖文導(dǎo)讀

圖1.量子點的物理性質(zhì)表征圖.

0d7f7992-d1ab-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖 1. (a)透射電鏡圖片,(b) 紅外光譜,光電子能譜圖 (c) N1s,(d) S2p, and (e) C1s. (f)NSQDs量子點結(jié)構(gòu)示意圖.

▲通過一系列物理表征證明氮硫摻雜量子點材料的成功制備。

圖2. 量子點誘導(dǎo)鋅均勻沉積的機理圖.

0d909754-d1ab-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

圖2. (a) 在中性溶液中添加ZnSO4前后NSQDs的zeta電位變化;(b) 顯示了用NSQD分散液浸漬的Zn箔的SEM和EDS mapping;含NSQDs的電解液:沉積容量為(c) 0.5,(d) 1和(e) 2mAh cm?2;普通電解液:沉積容量為 (f) 0.5,(g) 1和(h) 2 mAh cm?2;在(i)普通電解液和(j)含NSQDs電解液中(NSQDs的zeta電位增加)數(shù)值模擬的電位分布。在(k)普通電解液和(l)含NSQDs電解液中(NSQDs的zeta電位增加)的離子濃度分布。

▲量子點表面的懸浮含氧官能團可以與鋅發(fā)生反應(yīng)附著在鋅負(fù)極表面。帶有負(fù)電荷的量子點層可以調(diào)節(jié)界面鋅離子濃度梯度,實現(xiàn)均勻的鋅沉積。通過理論計算發(fā)現(xiàn),隨著表面層的zeta電位增加,表面的濃度梯度會逐步降低,將更有利高倍率下鋅負(fù)極的無枝晶沉積。

圖3. 電解液的電化學(xué)性質(zhì).

0d9c0b02-d1ab-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

(a) Zn對稱電池在使用NSQD添加劑前/后進行10個循環(huán)的EIS譜圖;(b) 5 mA cm?2下Zn2+的成核過電位測試;(c) 0.5 mV s?1下Zn沉積/剝離的CV曲線;(d) Zn負(fù)極在有/無NSQD添加劑條件下的LSV曲線;(e) 在有/無NSQD添加劑條件下,線性極化曲線顯示Zn箔的腐蝕速率;(f) XRD圖譜顯示浸泡在2M ZnSO4中的有/無NSQDs的Zn負(fù)極。

▲通過電化學(xué)表征,可以證明添加了NSQDs添加劑的鋅負(fù)極具備較低的成核過電位,對副反應(yīng)的抑制效果也較為明顯。

圖4. 對稱電池的電化學(xué)性能.

0dab7bfa-d1ab-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

添加/不添加NSQD添加劑的電池性能;(a)電流密度從0.2到20 mA cm?2時Zn對稱電池的倍率性能;(b) 以0.5mAh cm?2的沉積/脫落容量在2mA cm?2下的Zn對稱電池的循環(huán)性能;(c) 在20 mA cm?2 (1 mAh cm?2)下進行的Zn對稱電池循環(huán)性能;在不添加NSQDs的情況下,10 mA cm?2 (0.5 mAh cm?2)進行10個循環(huán)后的SEM圖像;(d)和添加NSQD的情況下的圖像;(e),(f)Zn//Cu電池的CE曲線。

▲含有NSQDs添加劑的對稱電池展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能。通過SEM圖可以觀測到,含有NSQDs添加劑的鋅負(fù)極經(jīng)過循環(huán)后顯示出光滑的表面,與無添加劑形成的枝晶形成鮮明的對比。

圖5. 全電池性能.

0db62852-d1ab-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

NSQDs的全電池性能:(a)在不同的充電/放電電流密度下,含有NSQDs的Zn//ZVO的電壓曲線;(b)比較有無NSQDs添加劑的Zn//ZVO的倍率性能;(c)在4 A g-1的電流密度下,Zn//ZVO電池的容量保持率和CE曲線;(d) ZVO負(fù)載量為4.4 mg cm-2的全電池循環(huán)穩(wěn)定性。(e)含有NSQDs添加劑的軟包電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

▲通過全電池測試結(jié)果分析,含有NSQDs添加劑的全電池展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,組裝軟包電池也可實現(xiàn)良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

研究結(jié)論

本文提出通過向電解液中引入負(fù)電性量子點添加劑緩解界面Zn2+濃度梯度,以實現(xiàn)均勻的Zn沉積。NSQDs具有豐富的含氧官能團,可以與鋅片反應(yīng),形成有效的NSQDs層。生成的NSQDs層為Zn2+的預(yù)沉積提供豐富的成核位點。同時,在Zn表面附近的帶負(fù)電荷的碳點使電場均勻化并降低了Zn2+在Zn-電解質(zhì)界面上的濃度梯度。通過緩解界面濃度梯度,添加NSQDs添加劑的對稱電池表現(xiàn)出了良好的倍率性能。組裝的全電池在循環(huán)1500次后表現(xiàn)出85.9%的高容量保持率。在軟包全電池測試中依然表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,在循環(huán)250次后保持81%的容量。這項工作展示了一種穩(wěn)定Zn負(fù)極的方法,更重要的是,提供了一種通過調(diào)節(jié)界面濃度梯度來抑制鋅枝晶形成的新思路。






審核編輯:劉清

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 鋅電池
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    37

    瀏覽量

    7885
  • 充放電
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    173

    瀏覽量

    21997
  • 電解液
    +關(guān)注

    關(guān)注

    10

    文章

    859

    瀏覽量

    23336
  • 軟包電池
    +關(guān)注

    關(guān)注

    1

    文章

    175

    瀏覽量

    8206

原文標(biāo)題:『水系鋅電』NUS&TJU楊全紅/楊春教授EnSM:通過設(shè)計負(fù)電性量子點添加劑降低界面濃度梯度實現(xiàn)無枝晶鋅負(fù)極

文章出處:【微信號:清新電源,微信公眾號:清新電源】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 0人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    超聲波焊接有利于解決固態(tài)電池的問題

    /LLZTO界面改性角度出發(fā),原位引入親鋰金屬層(如Ag、Au、Sb等),通過Li與親鋰金屬的合金化反應(yīng),降低界面阻抗和鋰沉積/剝離的過電位。通過
    發(fā)表于 02-15 15:08

    浙江大學(xué)陸俊團隊最新EES研究

    ,導(dǎo)致寬pH值電解液中的可逆差和壽命短。 在此, 浙江大學(xué)陸俊團隊 通過NADS(萘二磺酸鈉)的異構(gòu)體研究了功能官能團排列對負(fù)極的影響
    的頭像 發(fā)表于 02-12 11:40 ?301次閱讀

    馬里蘭大學(xué)王春生教授團隊最新研究成果:探索水系電池的電解質(zhì)設(shè)計

    2?溶劑化殼層中水的還原引起,會生成氫氣,加速Zn表面副反應(yīng);Zn沉積的非均勻則易導(dǎo)致生長,進而損壞電極界面。 成果簡介 基于此,馬里蘭大學(xué)王春生教授團隊提出了一種基于 Et(3
    的頭像 發(fā)表于 02-10 10:19 ?377次閱讀
    馬里蘭大學(xué)王春生教授團隊最新研究成果:探索水系<b class='flag-5'>鋅</b>電池的電解質(zhì)設(shè)計

    硅切割液潤濕用哪種類型?

    18144379175 如何選擇適合的硅切割液用潤濕 兼容 :要與硅切割液的主要成分,如聚乙二醇等高分子聚合物充分相容,不產(chǎn)生分層、沉淀等現(xiàn)象,保證切割液體系穩(wěn)定。 切割性能提
    發(fā)表于 02-07 10:06

    量子顯示技術(shù)如何提升畫質(zhì)?

    ,甚至達到BT2020 90%以上。這意味著量子技術(shù)可以使液晶電視顯示更豐富的色彩,接近真實世界的色彩表現(xiàn)。 高色純度:量子顯示技術(shù)通過
    的頭像 發(fā)表于 01-03 13:24 ?292次閱讀

    多功能高熵合金納米層實現(xiàn)長壽命負(fù)極鈉金屬電池

    合金界面層因其增強的親鈉、豐富的活性位以及均勻化的電場分布,有效地降低了鈉成核勢壘,抑制了鈉
    的頭像 發(fā)表于 12-18 10:29 ?1027次閱讀
    多功能高熵合金納米層<b class='flag-5'>實現(xiàn)</b>長壽命<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>負(fù)極</b>鈉金屬電池

    離子液體添加劑用于高壓負(fù)極鋰金屬電池

    ,醚溶劑氧化受到抑制,鋁腐蝕加劇。因此,在使用LiFSI基濃縮電解質(zhì)時,在不犧牲鍍鋰/剝離效率的情況下抑制LiFSI基電解質(zhì)的Al腐蝕至關(guān)重要。其中,電解質(zhì)添加劑已成為抑制Al腐蝕的最常用方法之一,通過配制含有適當(dāng)陰離子和陽離子的離子液體
    的頭像 發(fā)表于 12-10 11:00 ?843次閱讀
    離子液體<b class='flag-5'>添加劑</b>用于高壓<b class='flag-5'>無</b><b class='flag-5'>負(fù)極</b>鋰金屬電池

    通過電荷分離型共價有機框架實現(xiàn)對鋰金屬電池固態(tài)電解質(zhì)界面的精準(zhǔn)調(diào)控

    (-3.04 V vs SHE),被認(rèn)為是次世代電池的最優(yōu)選擇。然而,鋰金屬負(fù)極的實際應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn),其中最關(guān)鍵的問題是鋰的生長和副反應(yīng)的發(fā)生。這些問題不僅會導(dǎo)致電池壽命急劇下降,還會引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患,如短路和熱失控。
    的頭像 發(fā)表于 11-27 10:02 ?652次閱讀
    <b class='flag-5'>通過</b>電荷分離型共價有機框架<b class='flag-5'>實現(xiàn)</b>對鋰金屬電池固態(tài)電解質(zhì)<b class='flag-5'>界面</b>的精準(zhǔn)調(diào)控

    振有方向嗎

    振沒有方向,振引腳不分正負(fù)極
    的頭像 發(fā)表于 10-31 11:46 ?911次閱讀
    <b class='flag-5'>無</b>源<b class='flag-5'>晶</b>振有方向嗎

    振選型

    振作為時鐘電路中的重要組成部分,其性能直接影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確振本身不具備內(nèi)部振蕩電路,依賴外部電路產(chǎn)生振蕩。因此,
    的頭像 發(fā)表于 10-10 14:11 ?1327次閱讀
    <b class='flag-5'>無</b>源<b class='flag-5'>晶</b>振選型

    關(guān)于立柱機器人在內(nèi)蒙古飼料添加劑碼垛現(xiàn)場的應(yīng)用

    的企業(yè)開始引入立柱機器人來自動化完成飼料添加劑的碼垛工作。 ?一、立柱機器人特點 ?1.效高:立柱機器人通過經(jīng)確的傳感器和控制系統(tǒng),能夠準(zhǔn)確地識別每個包裝袋的位置和大小,從而快遬將其碼放在托盤上。相比人工碼垛,立柱機
    的頭像 發(fā)表于 08-16 10:32 ?333次閱讀

    【《計算》閱讀體驗】量子計算

    經(jīng)典計算機的能力。 量子計算的重要在于三。首先,量子計算對強丘奇-圖靈論題提出了明確挑戰(zhàn)。強丘奇-圖靈論題斷言,任何可物理實現(xiàn)的計算裝置
    發(fā)表于 07-13 22:15

    應(yīng)用于封裝凸塊的亞硫酸鹽氰電鍍金工藝

    針對液晶驅(qū)動芯片封裝圓電鍍金凸塊工藝制程,開發(fā)出一種新型亞硫酸鹽氰電鍍金配方和工藝。[結(jié)果]自研氰電鍍金藥水中添加了有機膦酸添加劑和晶
    的頭像 發(fā)表于 06-28 11:56 ?2326次閱讀
    應(yīng)用于封裝凸塊的亞硫酸鹽<b class='flag-5'>無</b>氰電鍍金工藝

    有源振和振的方向怎么區(qū)分

    首先,我們來了解一下振。振,也被稱為諧振器,具有無方向性的特點,沒有正負(fù)極之分。不管
    的頭像 發(fā)表于 06-20 08:33 ?2336次閱讀
    有源<b class='flag-5'>晶</b>振和<b class='flag-5'>無</b>源<b class='flag-5'>晶</b>振的方向怎么區(qū)分

    有源矩陣數(shù)字微流控芯片,用于生成高分辨率濃度梯度

    在生物化學(xué)研究中,樣本的濃度梯度制備對于理解復(fù)雜的生物學(xué)過程至關(guān)重要。濃度梯度在例如DNA分析、藥物篩選和免疫學(xué)分析等多種生物化學(xué)實驗中起核心作用。
    的頭像 發(fā)表于 05-19 17:40 ?1428次閱讀
    有源矩陣數(shù)字微流控芯片,用于生成高分辨率<b class='flag-5'>濃度梯度</b>
    主站蜘蛛池模板: 樱桃BT在线观看 | 日韩精品 电影一区 亚洲高清 | 尤物国产在线精品三区 | 99精品免费久久久久久久久日本 | a级毛片黄免费a级毛片 | 国产91无毒不卡在线观看 | 99久久就热视频精品草 | 欧美人妇无码精品久久 | 亚洲无线观看国产 | 欧美午夜免费观看福利片 | 精品在线观看一区 | 最新黄色在线 | 成人啪啪色婷婷久色社区 | 中文字幕精品无码一区二区 | 亚洲国产在线精品国 | 拍床戏被肉高H纯肉H在水 | 亚洲欧美色综合影院 | 日韩免费一区二区三区在线 | 亚洲高清国产拍精品5g | 日日干夜夜啪蕉视频 | 好湿好紧水多AAAAA片秀人网 | 久久深夜视频 | 久久人人爽人人片AV人成 | 老女人与小伙子露脸对白 | 四房播播最新地址 | 在线观看视频中文字幕 | 真实国产熟睡乱子伦对白无套 | 色婷婷我要去我去也 | 老妇xxxxbbbb| 亚洲综合网国产精品一区 | 4399亚洲AV无码V无码网站 | 伊人亚洲综合青草青草久热 | 美女诱点第6季 | 鲁大师影院在线视频在线观看 | 欧美视频精品一区二区三区 | 国产在线一卡二卡 | 国产成人免费手机在线观看视频 | 免费精品国偷自产在线在线 | 日本欧美久久久久免费播放网 | 国内自拍 在线 亚洲 欧美 | 高h超辣bl文 |

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品