李耀剛/李克睿AFM: 低成本、環保的絲肽添加劑實現穩定的鋅離子電池! 2023年10月15日 上午10:35 ? 未全平臺發布, 頂刊 ? 閱讀 22 水系鋅離子電池(ZIBs)最近引起了廣泛關注,但仍然存在缺乏低成本、高度穩定的電解液來解決鋅負極-電解液界面嚴重副反應的挑戰。 在此,東華大學李耀剛研究員、李克睿研究員等人提出了一種絲素蛋白的水解策略,以促進其結構重組和更多氨基/羧基(-NH2,-COOH)的生成。作者發現,將絲素蛋白水解的絲肽作為一種高效、低成本、環保的電解液添加劑可顯著延長 ZIBs的循環壽命。 與絲膠蛋白和絲心蛋白相比,絲肽在ZnSO4水系電解液中的溶解度更高且在多肽鏈上含有更多的極性基團,表現出對減輕鋅負極副反應的兩個關鍵作用: (1)Zn2+的溶劑化結構由絲肽通過減少配位的活性H2O和SO42-來調節,并通過光譜測試和分子動力學(MD)模擬驗證了這一點; (2)根據DFT計算和實驗結果,絲肽分子傾向于錨定在鋅負極表面,用于隔離與活性H2O和SO42-的接觸及靜電屏蔽。 圖1. 絲肽的制備流程及其作為ZIBs電解液添加劑的應用 為了驗證絲肽添加劑對溶劑化和界面調節的協同作用,作者使用半電池和全電池進行了穩定性實驗。隨著絲肽(5 mg mL-1)的引入,Cu-Zn電池的CE值和壽命顯著提高,分別達到99.7%和≥1000個循環。同時,基于5 mg mL-1絲肽的ZnSO4電解液,Zn-Zn電池在1 mA cm-2的電流密度下表現出3000小時的超長循環穩定性,沒有電壓極化波動且面積容量為1 mAh cm-2。 此外,含絲肽添加劑電解液的Zn-MnO2全電池在1.5 A g-1下1000次循環后容量保持率高達76%。受益于絲肽的低負載量和單價,與其他電解液添加劑相比,含絲肽的ZnSO4電解液還具有成本效益。這項工作為穩定鋅負極提供了一條新途徑,并促進了下一代儲能裝置電解液的開發。 圖2. 基于絲肽添加劑電解液的半/全電池電化學性能 Synergistic Solvation and Interface Regulations of Eco-Friendly Silk Peptide Additive Enabling Stable Aqueous Zinc-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202112693 原創文章,作者:v-suan,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/15/fa0ce9b0d9/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 ?Nat. Commun.:單原子催化劑結合過渡金屬/金屬氧化物異質結構,加速HER 2023年11月30日 他,第53篇Angew! 2023年12月21日 張治安EnSM:超薄LiF/Li3Sb混合界面層實現的穩定全固態鋰金屬電池 2023年10月14日 【頂刊】復旦大學王永剛Joule:MOF負載金屬鋅規避鋅枝晶生長 2023年11月21日 電池頂刊集錦:崔屹、潘鋒、劉凱、紀秀磊、劉奇、李國興、Ksenija D. Glusac等成果! 2023年9月29日 大連化物所傅強團隊,最新Nature子刊! 2024年4月12日