當(dāng)前位置: 電池聯(lián)盟網(wǎng) > 前沿 >

北大潘鋒團(tuán)隊(duì)可充放電鋅離子電池及關(guān)鍵材料研發(fā)取得進(jìn)展

時(shí)間:2018-12-13 10:27來(lái)源:北京大學(xué) 作者:綜合報(bào)道
點(diǎn)擊: 次
 圖：a)MOF-808的離子化后修飾過(guò)程；b)ZnMOF-808單Zn2 離子導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖；c)MOF-808的離子化前后的NMR圖譜對(duì)比；d)ZnMOF-808單Zn2 離子導(dǎo)體電導(dǎo)率的阿倫尼烏斯曲線；鋅片負(fù)極在e)1 M ZnSO4電解液和f)ZnMOF-808單Zn2 離子導(dǎo)體中的Zn沉積形貌
 
       鋅具有最低的電化學(xué)勢(shì)（-0.76V vs SHE），體積能量密度是金屬鋰的3倍，并且在地殼中儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好，因此鋅是一種理想的負(fù)極材料。與鋰離子電池相比，水體系工作的鋅離子電池具有更高的安全性及更低的成本，適用于大規(guī)模能量存儲(chǔ)領(lǐng)域。
 
       但是，鋅負(fù)極在循環(huán)充放電的過(guò)程中比金屬鋰更易形成枝晶，電池短路的風(fēng)險(xiǎn)極大，因此目前實(shí)際應(yīng)用的鋅離子電池都是單次使用的一次電池，而非像我們手機(jī)使用的可循環(huán)充放的鋰離子電池。參考鋰離子電池領(lǐng)域，采用Zn固態(tài)電解質(zhì)替代電解液有望實(shí)現(xiàn)Zn的均勻沉積并抑制枝晶生長(zhǎng)，從而推廣Zn金屬二次電池的應(yīng)用。遺憾的是，由于二價(jià)Zn2 與晶格作用較強(qiáng)，目前尚未發(fā)現(xiàn)室溫下Zn2 離子電導(dǎo)率較高的固態(tài)材料。
 
       北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)利用金屬-有機(jī)框架材料（MOFs）具有利于離子快速遷移、高度可設(shè)計(jì)的有序孔道結(jié)構(gòu)，首次研發(fā)成功基于MOFs的Zn-單離子導(dǎo)體固態(tài)電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)可穩(wěn)定充放電循環(huán)的鋅離子電池。相關(guān)成果發(fā)表于近期的國(guó)際材料與能源知名雜志Nano Energy（doi：j.nanoen.2018.11.038, 影響因子13.3）。
 
       團(tuán)隊(duì)利用離子化后修飾及離子交換等手段，成功地制備了基于MOF-808的Zn2 固態(tài)電解質(zhì)（WZM）（材料的制備過(guò)程如下圖所示）。它是一種固態(tài)的單Zn2 離子導(dǎo)體，室溫電導(dǎo)率高達(dá)0.21 mS∙cm-1，Zn2 離子遷移數(shù)為0.93，電化學(xué)窗口為2.20V，滿足所有已知的鋅離子電池正極材料。這與在電解液中的沉積形貌不同（圖e），在WZM固態(tài)電解質(zhì)的作用下，鋅的沉積均勻、致密且沒有枝晶（圖f）。
 
       通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，這種優(yōu)良的沉積形貌得益于帶負(fù)電的MOF孔道對(duì)Zn2 的限制和誘導(dǎo)沉積機(jī)制。他們利用WZM固態(tài)電解質(zhì)組裝了Zn|WAM|VS2固態(tài)電池并進(jìn)行了測(cè)試。室溫下250個(gè)循環(huán)后該固態(tài)電池的容量保持率為首圈的89%，展現(xiàn)了良好的倍率性能。
 
       該工作由潘鋒指導(dǎo)，博士后王子奇為第一作者。以上工作得到國(guó)家材料基因組重大專項(xiàng)(2016YFB0700600)、國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市科技創(chuàng)新委的資助支持。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
作者：綜合報(bào)道 ，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：http://jzr14e.cn/qianyan//2018121327797.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報(bào)道，請(qǐng) 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，與中國(guó)電池聯(lián)盟無(wú)關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí)，對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾，請(qǐng)讀者僅作參考，并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來(lái)源：XXX（非中國(guó)電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請(qǐng)?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行，以便我們及時(shí)處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡

  • 全固態(tài)鋰離子電池關(guān)鍵材料詳解

    全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問(wèn)題，是電動(dòng)汽車和規(guī)�；瘍�(chǔ)能理想的化學(xué)電源。
    2018-01-14 15:51
    		•

  • 揚(yáng)子石化生產(chǎn)出鋰離子電池關(guān)鍵材料 打破進(jìn)口壟斷

    日前，揚(yáng)子石化首次成功生產(chǎn)鋰離子電池隔膜專用樹脂——特高分子量聚乙烯，這是國(guó)內(nèi)首次也是中石化首次生產(chǎn)該產(chǎn)品，打破了長(zhǎng)期以來(lái)進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
    2017-06-05 09:35
    		•
專題
相關(guān)新聞

  • 全固態(tài)鋰離子電池關(guān)鍵材料詳解

    全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問(wèn)題，是電動(dòng)汽車和規(guī)�；瘍�(chǔ)能理想的化學(xué)電源。
    2018-01-14 15:51

  • 揚(yáng)子石化生產(chǎn)出鋰離子電池關(guān)鍵材料 打破進(jìn)口壟斷

    日前，揚(yáng)子石化首次成功生產(chǎn)鋰離子電池隔膜專用樹脂——特高分子量聚乙烯，這是國(guó)內(nèi)首次也是中石化首次生產(chǎn)該產(chǎn)品，打破了長(zhǎng)期以來(lái)進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
    2017-06-05 09:35
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時(shí)用@替換#
電話：010-53100736
在線投稿
企業(yè)微信號(hào)
微信公眾號(hào)