在水性锌钠电池的NASICON阴极中引发高压多电子反应
他们于8月 25 日在《能源材料进展》上发表了他们的研究成果。
北京理工大学材料科学与工程学院教授白英教授表示：“水系二次电池在固定储能方面具有巨大的前景。” “虽然过去三十年来，商用锂离子电池在交通运输和各种柔性设备中得到了广泛采用，但它们作为储能来源的潜力正在不断上升。然而，锂的供应有限以及对有机电解质安全性的担忧凸显了它们作为能源存储来源的潜力。有必要不断寻求更适合固定能源存储的替代方案。”
白解释说，近年来，由于水系电解质安全，水系二次电池作为电网级储能的前景和可行的候选者而引起了人们的关注。
“由于锌金属良好的氧化还原电位和优异的比容量，水系锌基电池引起了研究人员的极大关注。然而，在实际应用中获得令人满意的性能仍需要进一步努力。”白说。“在电池的各个组成部分中，正极材料在决定水系锌基电池的电化学特性方面起着至关重要的作用。迄今为止，已有几类电极被用作水系锌基电池的正极，例如普鲁士电极蓝色类似物和锰基氧化物。然而，PBA 有限的比容量限制了它们在水性锌基电池中的更广泛应用。–1至 500 mAh g –1 . 然而，由于阴极歧化反应和主体结构相变，循环寿命仍然不足以满足水性锌基电池的实际部署。”
Bai表示，钠超离子导体(NASICONs)被认为是水系二次电池的有竞争力的电极材料，因为它们具有坚固的聚阴离子骨架，通式为A x M 1 M 2 ( XO 4 ) 3 ( A = Li , Na ;M 1和M 2 = V、Fe、Mn、Ti、Cr;X = P、S)。
“三维开放框架结构不仅为金属离子建立了扩散路径，而且限制了插层反应中的晶格体积变化，从而获得了良好的倍率性能和循环寿命。” 白说：“从聚阴离子框架衍生的共价键和强感应效应理论上允许更高的工作电压，这有助于提高 NASICON 阴极的能量密度。”
“尽管已经取得了巨大进步，但水性电解质中的传统 NASICONs 材料通常工作电压低、能量密度低、寿命短，这使得它们的应用变得困难。” 据Bai介绍，一种典型的NASICONs化合物Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3 (NVPF)已被制备作为Zn 2+存储阴极，但其进一步的应用受到结构恶化和实用容量低的困扰。由于Zn 2+与主体材料具有强静电作用。
“使用多离子电解质似乎是最有效的策略之一，其中阴极材料通过不同阳离子的协同相互作用来稳定。”Bai说，“事实上，NVPF可以用作水性锌中的阴极/ 具有锌金属阳极的钠电池，其中 Na +或 Zn 2+插入/脱出 NVPF 阴极，Zn 2+沉积/溶解到阳极上/从阳极溶解。然而，Na +过程中过渡金属溶解或 Zn 2+嵌入/脱出仍然发生在水性锌/钠电池中，导致不可避免的容量衰减。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！