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論文作者信息

第一作者：Mi Xu

通訊作者：陳忠偉，竇浩楨?

通訊單位：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所

陳忠偉，男，1975年生于浙江省。研究員、博士生導(dǎo)師，加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士，國際電化學(xué)能源科學(xué)院（IAOEES）副主席。現(xiàn)任能源催化轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所動(dòng)力電池與系統(tǒng)研究部部長。

論文速覽

柔性鋅空氣電池是下一代智能可穿戴電子產(chǎn)品的主要電源。然而，由于缺乏可靠的固態(tài)電解質(zhì)(SSEs)，柔性鋅空氣電池存在高腐蝕性的安全風(fēng)險(xiǎn)和有限的壽命。

本論文提出了一種新型的單陰離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)(SSE)，用于提高柔性鋅空氣電池的性能。

該SSE通過將高效無定形雙陽離子離子體嵌入到由功能性碳納米管和聚丙烯酰胺聚合物構(gòu)成的混合基質(zhì)中制備而成。所制備的SSE具有雙重滲透的離子體-聚合物網(wǎng)絡(luò)和層級(jí)離子通道，這些特性使其具備了1200%的高拉伸性、良好的水分吸收和保持能力，以及高達(dá)245 mS·cm^-1的超離子導(dǎo)電性，并且對(duì)鋅陽極的可逆性表現(xiàn)出良好的支持。

引人注目的是，使用這種SSE的柔性固態(tài)鋅空氣電池展現(xiàn)出高達(dá)764 mAh·g^-1的高比容量和152 mW·cm^-2的峰值功率密度，并且能夠在1050個(gè)循環(huán)（350小時(shí)）內(nèi)保持卓越的循環(huán)穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為OH-導(dǎo)體提供了新的范例，并擴(kuò)展了OH-導(dǎo)體的定義和范圍。

圖文導(dǎo)讀

圖1：仿生植物根系和血液循環(huán)系統(tǒng)中的層級(jí)運(yùn)輸高速公路，并將其應(yīng)用于SSEs的層級(jí)離子通道設(shè)計(jì)。

圖2：碳納米管(CNTs)和功能化碳納米管(FCNTs)的形態(tài)特征，以及SSEs的微觀結(jié)構(gòu)。

圖3：SSEs的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進(jìn)行了表征。

圖4：SSEs的機(jī)械性能，鋅陽極在不同電解質(zhì)中的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖5：OH-和水分子在離子通道中的組裝和擴(kuò)散過程。

圖6：使用SSEs組裝的柔性固態(tài)鋅空氣電池的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望

本研究成功開發(fā)了一種新型的單陰離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)，該電解質(zhì)通過創(chuàng)新的層級(jí)離子通道設(shè)計(jì)，顯著提高了柔性鋅空氣電池的性能。

SSEs的高離子導(dǎo)電性、良好的機(jī)械柔韌性和優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，為下一代智能可穿戴電子設(shè)備的電源提供了有力支持。此外，本研究還為OH-導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了新的視角，有望推動(dòng)固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Single-Anion Conductive Solid-State Electrolytes with Hierarchical Ionic Highways for Flexible Zinc-Air Battery

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202407380

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/20/afa2929d68/

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