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處于起步階段的搖椅式鋅離子電池的實際應用主要受到傳統負極材料與二價Zn²⁺之間強靜電作用的阻礙，這會造成不可逆的嚴重結構破壞、差循環穩定性和倍率性能。

華中科技大學蔣凱、王康麗等成功構建了一種先進的雙電場原位誘導插層/轉化雙機制的Na_1.6TiS₂/CuSe₂異質面負極，以用于超穩定的水系搖椅式鋅離子電池。

圖1. 單層TiS_1.34Se_0.66納米片、TiS₂/CuSe₂異質界面和Na_1.6TiS₂/CuSe₂異質界面的設計策略

具體而言，在密度泛函理論（DFT）計算的指導下，新開發的單層TiS_1.34Se_0.66納米板和Cu箔被結合起來，作為原位構建雙機制Na_1.6TiS₂/CuSe₂異質面的起點。由于Na⁺的誘導，單層TiS_1.34Se_0.66納米板首先發生了陰陽離子之間的強靜電相互作用，減少了Zn²⁺擴散和儲存限制的固定晶格間距。同時，Na⁺的引入加速了局部電荷補償過程和異質面的形成。

此外，Na⁺的引入穩定了晶格畸變，避免了不可逆的結構坍塌，從而增加了異質結構的Zn²⁺儲存位點，有效減少了有序結構的滯留，并形成開放通道和各向同性，有利于促進離子的擴散。重要的是，合理構建不同相間的巨大異質面可以實現內置電場（BEFs），減少能量障礙，加速Zn²⁺的遷移。

圖2. TiS₂/CuSe₂和Na_1.6TiS₂/CuSe₂異質結構的DFT計算

因此，通過納米結構的優化，所制備的異質面擁有連續的離子傳輸路徑，并在形態和微觀結構特性之間實現了良好的平衡。結果，雙機制Na_1.6TiS₂/CuSe₂異質結構在0.2 A g^-1時可表現出142 mAh g^-1的容量，在10 A g^-1的高電流評估后，電流密度恢復到0.2 A g^-1時，其容量仍能達到133 mAh g^-1，此外其具有顯著的容量保持率（在5A g^-1下12000次循環后容量保持率為83.8%）。

這一突破開辟了一條新的途徑，并對異質界面的演變提供了深刻的見解，將搖椅式鋅離子電池負極的結構穩定性提升到一個更高的水平。

圖3. TiS₂/CuSe₂和Na_1.6TiS₂/CuSe₂異質面的電化學性能

Advanced In Situ Induced Dual-Mechanism Heterointerface Towards Ultrastable Aqueous Rocking-Chair Zinc-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI：10.1002/aenm.202202182

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蔣凱/王康麗AEM：12000次循環容量保持83.8%，超穩定水系鋅離子電池！

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