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鋅金屬負極（ZMA）的熱力學不穩定性和副反應，特別是在高電流密度下，極大阻礙了水系鋅離子電池（AZIBs）商業化發展。

在此，中國科學院深圳先進技術研究院韓翠平團隊提出了一種富氟雙保護層策略，即通過在水性電解液中引入一種多功能的十四氟壬烷-1,9-二醇（TDFND）添加劑來獲得AZIBs的高可逆性。

具體而言，具有較大吸附能（-1.51eV）的TDFND分子優先吸附在Zn負極表面，形成Zn(OR)₂-(R=-CH₂-(CF₂)₇-CH₂-)交聯復合網絡，平衡空間電場并控制Zn²⁺離子通量，從而實現Zn(002)晶面的均勻致密沉積。同時，TDFND的低LUMO（, 0.10eV）能級被預先分解，通過構建富含ZnF₂的固體電極/電解質界面（SEI）層來調節ZMA界面化學性質。

結果顯示，14nm厚的SEI層具有出色的結構完整性，可通過阻止活性水與ZMA的直接接觸來抑制副反應。因此，在10mA/cm²條件下，鋅電極的循環壽命超過430h；在5mA/cm²條件下，平均庫侖效率高達99.8%。此外，68mAh軟包電池在1000次循環中的容量保持率為80.3%

圖1. Zn在BE和BE+5 mM TDFND電解質中的電鍍/剝離行為比較

總之，該工作提出了一種有效的富氟雙保護層策略，通過使用含有富-CF₂和-OH端基的多功能TDFND添加劑來實現AZIB的可逆性?；谠敿毜睦碚撚嬎愫蛯嶒灡碚?，證明了具有較大吸附能（-1.51eV）的TDFND分子能優先吸附在Zn表面，并形成基于Zn(OR)₂-交聯中心的交聯網絡，從而調節Zn²⁺離子通量，誘導Zn(002)晶面均勻致密沉積。

此外，在還原過程中，具有低 LUMO(0.10eV)能級的TDFND會被事先分解，通過構建富ZnF₂的SEI層來調節Zn的界面化學性質。富F雙保護層的協同作用完美解決了Zn負極出現的棘手問題。

因此，基于這一設計原理，多功能TDFND分子可應用于其他水性電池（如鈣離子電池、鋁離子電池）的水性電解質，這種富F雙保護層方法為穩定Zn負極和開發長壽命AZIB提出了一種簡便有效的界面定制策略。

圖2. BE+5 mM TDFND電解質中的Zn||I₂全電池的電化學性能

Engineering Fluorine-rich Double Protective Layer on Zn Anode for Highly Reversible Aqueous Zinc-ion Batteries，Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202314883

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先進院韓翠平Angew：富氟雙保護層實現高可逆水系鋅離子電池

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