水凝胶具有可调的物理化学特性,为增强ZIB的离子传输提供了一种多功能平台。通过系统地采用不同种类的水凝胶(例如透明质酸,Zwitterionic聚合物,聚电解质和基于纤维素的水凝胶),我们旨在阐明不同水凝胶的影响,它们的结构,孔隙率和电荷密度对离子扩散的Kinetics和整体电池电池均可表现。预计将基于水凝胶的电解质掺入会减轻诸如锌树突形成,氢进化和电解质耗竭等问题,从而改善循环稳定性,整体性能和安全性。
为克服全球能源危机,利用太阳能、风能、潮汐能等绿色可再生能源势在必行,因此,高效的储能装置在实现可再生能源的储存和释放中起着至关重要的作用。尽管可充电锂离子电池(LIB)已经取得了广泛的成功,1,2但是人们对安全问题的日益担忧、高成本和有限的锂资源严重限制了它们的应用。3与昂贵且易燃的 LIB 相比,水系可充电锌离子电池(ZIB)由于锌阳极的天然丰富性和高操作安全性而成为一种有吸引力的替代品。4–6此外,水系可充电锌离子电池理论上可以实现更高的比容量和能量密度,因为 Zn 2+ 离子作为多价电荷载体参与
水性锌离子电池(ZIBS)已发展为具有高安全性,高能量密度和环境友好性的固有性质的促进能量电池系统。1 - 3众所周知,金属Zn阳极具有低氧化还原电位的优势(-0.76 V与标准氢电极(SHE)),高理论能力(820 MA H G -1和5855 MA H CM -3),高兼容性/稳定性/稳定性和富含天然储备。4,5此外,与有机电解质相比,温和的电解质是不可美元的,电导率较高,成本较低。6 - 8尽管ZIB被认为是利用锌金属资源的最有效的方法之一,并且可以以低成本的价格满足对高性能储能设备的不断增长的需求,但缺乏适当的Excelent offelent proctode材料来存储ZN离子的储存量严重限制了ZIBS的进一步发展。9,10
摘要:只有使用家庭或大型光伏电站才能实现能源转换。然而,要高效利用光伏电力而不依赖于其他能源,只有使用电池才能实现。对不稳定可再生能源的固定存储需求不断增长,在成本、资源可用性和安全性方面提出了新的挑战。移动电话行业和当前对高压牵引电池的需求极大地推动了锂离子电池 (LIB) 的发展。这种全球成功之路主要基于其高能量密度。由于需求的变化,其他方面也凸显出来,需要重新平衡“电池生态系统”中的不同技术。在本文中,我们讨论了基于锌和二氧化锰的水系电池技术的发展,并确定了为什么反应机理和电解质领域的最新发现使得可充电 Zn-MnO 2 电池 (ZMB)(通常称为所谓的锌离子电池 (ZIB))在固定应用方面具有竞争力。最后,本文对当前实际应用面临的挑战和未来研究的概念进行了展望。本文旨在对 ZMB 的当前研究状态进行分类,并强调其在“电池生态系统”中进入市场的进一步潜力,讨论安全性、成本、循环寿命、能量和功率密度、材料丰富性、可持续性、建模和电池/模块开发等关键参数。
然而,V x o y阴极的商业应用仍然受到限制,主要是因为该材料是在其充电状态下合成的(即没有互插离子的来源:LI,Na,Zn和Mg)和毒性。为了解决以前的化学插入,已经研究了将离子源插入V x o宿主材料中,包括Li X-,Na X-,Zn X - 和Mg X -V Y O Z。[24–30]插量离子不仅充当层中的支柱,以防止结构变形,而且还增加了层中离子源的量。先前的评论论文全面报道了基于V X O Y的材料的特征,并总结了其作为在LIBS,NIBS,ZIB和MIBS中用作阴极的电化学性能。[12,13,25,26]然而,要详细了解储能机制是很有吸引力的,因为它们在充电和电荷过程中监测实时反应,因此详细了解储能机制是有吸引力的。在这里,“原位”是指“在现场或反应物内部”,而“ Operando”是指“在工作或操作条件下”,但是这些术语通常在文献中互换。更普遍地说,“原位/操作分析”用于描述实时电化学操作下的电化学分析。[31–34]