王春生教授今年第2篇Science:能量密度高達412和471Wh/kg的金屬電池 2023年10月16日 上午10:52 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 15 由于鎂和鈣的高地殼豐度和容?量,可充電鎂和鈣金屬電池(RMBs和RCBs)是鋰離子電池(LIBs)的有前途的替代品。然而,它們受到緩慢的動力學和寄生反應的困擾。 為此,美國馬里蘭大學王春生教授、陸軍研究實驗室Oleg Borodin等人證明了Mg2+和Ca2+的溶劑化鞘中的多齒甲氧基乙胺螯合劑[-(CH2OCH2CH2N)n-] 能夠實現高度可逆的Mg和Ca負極以及Mg2+和Ca2+快速(脫)嵌入高壓層狀氧化物正極。 作者發現這些螯合劑對Mg2+的親和力比傳統醚溶劑高6~41倍,但富含螯合劑的溶劑化鞘通過重組繞過了能量上不利的去溶劑化過程,從而降低了過電位并消除了負極和正極的伴生副反應。 此外,電解液的溶劑化鞘重組可以通過改變螯合劑的介電常數和大小來調節。該成果是王春生教授本年度第2篇Science,且被選為Science封面文章。 圖1. 溶劑化鞘的重組 這種方法同時解決了二價金屬電池的兩個關鍵挑戰:負極的低可逆性和金屬氧化物正極的緩慢動力學,使RMBs和RCBs的能量密度與LIBs相當,從而實現了能量密度為分別為412和471 Wh kg-1的可充電RMBs和RCBs。 該設計原理對一般二價金屬電池具有普適性,電解液重組可以通過引入異質供體原子和不太緊湊的結構來調整分子結構,以進一步增強動力學和可逆性從而匹配商業LIB的應用標準。 圖2. Mg2+和螯合劑在層狀氧化物中的嵌入 Solvation sheath reorganization enables divalent metal batteries with fast interfacial charge transfer kinetics, Science 2021. DOI: 10.1126/science.abg3954 原創文章,作者:科研小搬磚,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/16/808643efa0/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 殺瘋了!這個團隊15天發表兩篇Nature正刊! 2023年10月13日 丁彬/閆建華AFM:自聚合商業液態電解液構建高導電/熱機械穩定的準固態電解質! 2023年10月11日 清華劉凱團隊,最新ACS Nano! 2023年10月12日 IF=60.622! Chem. Rev.綜述:從材料到電池:鋰離子電池電極加工的最新和前瞻技術 2023年10月13日 天大張兵ACS Catalysis: 硒空位促進水電解中炔烴的轉移半氫化 2023年10月13日 北科,純計算JACS! 2024年8月1日