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研究概述

用于儲能的資源豐富的Ca²⁺離子可以賦予電池低成本和高能量的優點，但仍然受到Ca²⁺沉積/剝離和(脫)插層的阻礙。

基于此，2024年10月27日，廣東工業大學李成超教授/唐永超副教授在國際期刊Advanced Energy Materials發表題為《Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries》的研究論文。

在此，研究人員通過橋接Zn²⁺/Ca²⁺存儲化學，初步在異質溶劑化電解液（HSE）中實現了高壓穩定的Ca²⁺基混合電池（CHB）。

具有[Ca²⁺(H₂O)(乙腈)(CF₃SO₃)^?]異質溶劑單元的HSE，不僅可以實現可逆的原位Zn剝離/沉積，以避免非剝離/沉積型負極對Ca²⁺存儲的低容量/高電位限制，而且有效克服了通常在傳統有機電解液中發生的動力學緩慢的Ca²⁺（脫）插層。

Ca²⁺離子的靜電屏蔽效應協同富含乙腈的貧水負極界面在促進高度可逆的Zn剝離/沉積方面發揮了有益作用。

此外，異質溶劑單元中水分子的潤滑/屏蔽特性有效促進了Ca²⁺/Zn²⁺的共插入KNiMnPB/G正極和從KNiMnPB/G正極中脫出。

因此，HSE提供了超過1600小時的持久Zn剝離/沉積，賦予了KNiMnPB/G//Zn電池在0.1 A g^?1下高達1.85 V的高運行電壓，并在1 A g^?1下展示了超過400次循環的穩定性，優于大多數具有非剝離/沉積型負極的水系Ca²⁺基電池。

這項工作通過橋接Zn²⁺/Ca²⁺存儲化學，為開發高壓水系CHBs提供了新思路，這將推動其他高能量多價離子電池的發展。

圖文解讀

圖1：Ca²⁺基電解液的表征

圖2：Zn//Zn對稱電池和Cu//Zn電池的電化學性能

圖3：?Ca²⁺混合電池中KNiMnPB/G正極的電化學性能及存儲機理

文獻信息

Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries,?Advanced Energy Materials,?2024.?

原創文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/10/30/86d982e2e6/

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