1336 подписчиков
Сверхстабильная Zn-Mn батарея с высокой плотностью энергии.
Наномицеллярный электролит на водной основе, разработанный исследовательской группой под руководством профессора Яна Лифэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS), представляет собой новый подход к улучшению электрохимических характеристик водных ионно-цинковых батарей (АЗИБ). В статье, опубликованной в Журнале Американского химического общества, исследователи представили уникальную конструкцию наномицеллярного электролита, который может регулировать электрохимические свойства АЗИБ путем оптимизации его структуры.
Основное преимущество этого нового электролита заключается в использовании метилмочевины (Mu) и технологии самосборки для создания наномицеллярных кластеров. Эти кластеры инкапсулируют катионы и анионы, разделяя среду водно-растворительного раствора на гидрофильные и гидрофобные области. Такая структура блокирует последовательную сеть объемных водородных связей на водной основе, что приводит к реконфигурации локализованных водородных связей внутри мицелл и на их границе.
Электролит также содержит ZnSO4 и MnSO4, а ионы Zn2+ и Mn2+ могут контролируемо высвобождаться из наномицеллярных кластеров и равномерно осаждаться на поверхности электрода. Это способствует улучшению производительности батареи и предотвращает коррозию цинка, вызванную проникновением молекул воды. Кроме того, молекулы Mu вовлекаются в структуру оболочки растворителя ионов Zn2+/Mn2+, что способствует снижению количества молекул воды в этой структуре.
Результаты исследования показывают, что карбонильные группы на молекулах Zn2+/Mn2+ и Mu обладают более сильной связывающей способностью, что способствует более эффективному функционированию батареи. Этот новый наномицеллярный электролит представляет собой важный шаг в развитии конкурентоспособных и экологически чистых энергетических систем, таких как водные ионно-цинковые батареи.
DOI: 10.1021/jacs.3c07764
1 минута
21 сентября 2023