© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010 本作品受版权保护。保留所有权利,无论涉及全部还是部分材料,特别是翻译、重印、重新使用插图、朗诵、广播、以缩微胶片或任何其他方式复制以及存储在数据库中的权利。 仅根据 1965 年 9 月 9 日现行版本的德国版权法的规定,才允许复制本出版物或其中的部分内容,并且必须始终获得 Springer 的使用许可。违反行为可依据德国版权法受到起诉。 本出版物中使用的一般描述性名称、注册名称、商标等并不意味着(即使在没有具体声明的情况下)这些名称不受相关保护法律和法规的约束,因此可以自由使用。
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下一代电池的要求很高。10基于单价阳离子(如锂离子、钠离子、钾离子)和多价阳离子(如锌离子、镁离子)以及其他储能技术的发展,是由对更高效和更具成本效益的设备的需求所驱动。11 – 19 就单价阳离子电池而言,锂离子电池(LIB)是目前使用最广泛的电池类型,近年来取得了长足的发展,能量密度、寿命和安全性都有所提高。钠离子电池和钾离子电池是较新的技术,目前正在开发作为 LIB 的潜在替代品。20 – 22 在所有多价阳离子电池候选者中,最近许多研究人员对锌离子电池(ZIB)产生了兴趣,因为它们比其他类型的电池具有许多优势。 23 在未来几年,ZIB 有可能在向更可持续的能源结构转型中发挥重要作用。锌是一种相对廉价且丰富的元素,因此它是一种比传统 LIB 中使用的锂便宜得多的原材料。24 – 27 这表明 ZIB 的制造成本可能会大大降低,从而使更多消费者能够更容易获得它们。ZIB 的高能量密度是其相对于大多数其他储能系统的第二个优势。28 ZIB 相对较高的能量密度使它们能够在相对较小的体积内储存大量能量。29 – 31
锌离子电池(ZIBs)因其成本低、安全性高、资源丰富等特点而受到广泛关注。然而,到目前为止,寻找具有高工作电位、优异电化学活性和良好结构稳定性的正极材料仍然存在挑战。为了应对这些挑战,人们广泛研究了微结构工程来调节正极材料的物理性质,从而提高了ZIBs的电化学性能。本文主要集中于各种ZIB正极材料的微结构工程的最新研究成果,包括成分和晶体结构选择、晶体缺陷工程、层间工程和形貌设计。进一步讨论了ZIB正极性能对水性电解质的依赖性。最后,提出了ZIB正极材料微结构工程的未来前景和挑战。旨在深入了解微结构工程对Zn 2 +的影响
1 北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京 100871,中国 2 北京金羽能源科技有限公司,北京 100095,中国 * 电子邮件:xychuan@pku.edu.cn a 作者对这项工作的贡献相同 收到日期:2020 年 3 月 3 日/接受日期:2020 年 4 月 26 日/发布日期:2020 年 6 月 10 日 水系锌离子电池(ZIB)因其优异的安全性、成本效益和环境友好性而被公认为大规模储能最有希望的候选材料之一。然而,由于合适正极材料的可用性有限,ZIB 的应用受到阻碍。在本工作中,通过模板辅助热分解制备了多孔管状 MoS 2,其中以(NH 4 ) 2 MoS 4 为前驱体,以天然埃洛石为模板。作为一种有前途的锌离子电池正极材料,所制备的 MoS 2 在 0.2 A g -1 时表现出良好的比容量 146.2 mAh g -1 ,并且具有优异的循环性能,800 次循环后容量保持率为 74.0%。此外,所提出的 MoS 2 即使在 1 A g -1 时也表现出良好的倍率性能。这项工作为锌离子电池提供了一种有前途的正极材料,并为其未来在可再生能源存储中的应用开辟了新的可能性。关键词:MoS 2;热分解;埃洛石模板;正极;水系锌离子电池。1. 引言
由于锌资源丰富、成本低、安全性高,可充电锌基电池 (ZIB) 在大规模储能行业引起了广泛关注。然而,ZIB 的电化学性能仍需进一步提高以满足日益增长的储能需求。本文采用水热法制备了氧化石墨烯 (GO) 修饰的 MnO 2 复合电极 (MnO 2 -GO/GF),并以聚丙烯酰胺 (PAM) 为准固体电解质组装成柔性锌基电池。所提出的电池表现出优异的充放电时间超过 13,200 秒,并且在 2,000 次充放电循环后保持率为 100%。除了良好的抗弯曲变形能力外,柔性准固态 Zn//PAM//MnO 2 -GO 电池在 10 mA ⋅ cm − 2 时表现出优异的电池容量 1250.4 (0.1 mAh ⋅ m − 2 ),经过 5,000 次循环后仍具有 91.6% 的稳定性。结果表明,所提出的 MnO 2 -GO/GF 电极具有优异的电化学性能和稳定性,在由 ZIB 供电的下一代柔性可穿戴设备中具有巨大潜力。
摘要:由于低成本,高能量密度和环境友好的优势,锌离子电池(ZIB)被认为是势存储设备。然而,锌阳极受到不可避免的锌树突,钝化,腐蚀和电池充电和放电期间的进化反应,成为Zibs实际应用的障碍。与金属锌阳极相比,无锌金属阳极提供更高的工作电位,可有效地解决金属锌阳极阳极运行期间锌树突,氢进化和侧反应的问题。电池安全性和周期寿命的改善创造了进一步商业化ZIB的条件。因此,这项工作系统地介绍了“摇椅” Zibs中无锌金属阳极的研究。无锌金属阳极主要分为四类:过渡金属氧化物,过渡金属硫化物,mxene(二维过渡金属碳化物)复合材料和有机化合物,并讨论其性质和锌存储机制。最后,提出了无锌金属阳极发展的前景。本文提出了参考,以进一步促进商业可充电ZIB。
和循环寿命。但是,LIB遭受了李金属的易燃性,毒性,成本和稀缺性的问题。[4,5]基于水溶液和地球丰富元素的充电电池被认为是当前LIB的更可持续的替代品。水性金属离子电池本质上是安全的,环保的,便宜的,并且能够在大型电流下运行。[6–8]水锌离子电池(ZIB)是一种类型,具有高理论能力(820 mAh g-1)和金属锌的低电化学潜力(-0.76 v Vs标准氢气触发),[9-13],但[9-13],但对于ZIB的高度稳定的摩托模具仍是ZIB的高度稳定性。普鲁士蓝色类似物(PBA)具有X M [Fe(Cn)6] Y·N H 2 O(0 PBA的容量可以达到120 mAh g-1 [14-17],并且由于存在两对氧化还原夫妻,并且稳定性非常出色,并且稳健的3D开放式框架结构允许插入各种碱离子离子而无需分解。 [18–20]但是,PBA仅为Zn 2 +阳离子(通常小于80 mAh g-1)提供相对较低的特性容量,而Zn 2 +的插入可以导致不受控制的相变和导致性能降级。 [9,21,22] Liu等。 首先提出了使用菱形Zn 3 [Fe(CN)6] 2(ZnHCF)阴极的ZiB,该阴极的容量低于65.4 mAh g -1,在100个周期后的能力保留76%。 [24] Mantia等。 [30]PBA的容量可以达到120 mAh g-1 [14-17],并且由于存在两对氧化还原夫妻,并且稳定性非常出色,并且稳健的3D开放式框架结构允许插入各种碱离子离子而无需分解。[18–20]但是,PBA仅为Zn 2 +阳离子(通常小于80 mAh g-1)提供相对较低的特性容量,而Zn 2 +的插入可以导致不受控制的相变和导致性能降级。[9,21,22] Liu等。首先提出了使用菱形Zn 3 [Fe(CN)6] 2(ZnHCF)阴极的ZiB,该阴极的容量低于65.4 mAh g -1,在100个周期后的能力保留76%。[24] Mantia等。[30][23]合成了一个立方结构PBA(CUHCF)用于Zn 2 +存储,该阴极完成了100个循环,其容量为56 mAh g-1。表明,CuHCF中的容量衰减可以归因于相位转变为第二相,而该相位在电脑上的活性较小。[25,26]为了减少Zn 2 +插入产生的相变影响,研究人员采用了低甚至零Zn 2 +浓度的电解质,以使NIHCF // Zn,[27] Cuhcf // Zn,[28],[28],[28]和NAFE-PB // Zn [29] [29] [29] hybrid-ion-ion-ion-ion-ion-ion-ion-ion-ion。尽管如此,尽管这些阴极中的Zn 2 +的存储能力仍然很低,尽管通过增加扫描电压来改善周期寿命。
摘要:锌离子电池(ZIBS)由于其出色的安全性,低运营成本和环境优势而获得了非常有前途的可充电电池的认可。尽管如此,与水解物相关的固有挑战(包括水分解反应,蒸发和液体泄漏),固定的挑战阻碍了Zibs储能的广泛利用。幸运的是,固态电解质研究的最新进展在解决这些挑战方面具有巨大的潜力。此外,固态电解质的灵活性和新化学性质为其在可穿戴电子设备和多功能设置中的应用提供了更多机会。尽管如此,尽管近年来基于固态电解质的齐布斯的流行日益普及,但固态电解质的发展仍处于早期阶段。弥合存在的巨大差距在固态Zib成为实际现实之前至关重要。本评论介绍了各种类型的ZIB固态电解质的进步,包括纤维分离器,无机添加剂和有机聚合物。此外,它讨论了固态电解质的性能和影响。最后,它概述了固态Zibs开发的未来方向。
3 宁波大学材料科学与化学工程学院,新型功能材料与制备科学国家重点实验室基地,浙江宁波 315211 4 池州市中纳材料科技有限公司,安徽省池州市高新技术产业园区永金大道西段 * 电子邮件:chuijing@nbu.edu.cn 收讫日期:2022 年 10 月 8 日/接受日期:2022 年 11 月 24 日/发布日期:2022 年 12 月 27 日 水系锌离子电池 (ZIB) 因其高安全性、低成本和卓越的倍率性能而被公认为新型储能系统。然而,大多数 ZIB 正极表现出较大的电化学极化,这通常是有害的并妨碍电池的稳定循环。在此,我们采用一种复合策略,通过涂覆高分子量有机层来调节 MnV 2 O 6 正极中的极化。 MnV 2 O 6 与高分子量聚苯胺的协同作用,加上电子电导率的提高,加速了锌的存储动力学,使电化学极化趋于狭窄,从而有效提高了水系锌离子电池的电化学性能。赝电容复合正极 MnV 2 O 6 @PANI 在 100 mA g -1 时的平均放电容量为 258.8 mA hg -1,在 1 A g -1 时仍表现出良好的倍率性能,几乎是未改性 MnV 2 O 6 的两倍。关键词:水系锌离子电池;极化;锰钒酸盐;聚苯胺。1.引言