摘要:锌离子电池(ZIBS)在储能应用中表现出令人难以置信的潜力作为锂离子电池(LIB)的替代潜力。Zibs具有多个优势,例如安全性,环境友善,低成本和自然丰度,这可能是LIBS的潜在替代品。此迷你审查总结了水溶液(Azibs)的基础知识。简要讨论了当前的Zibs市场,并预计将在不久的将来最大化Azibs的收益。此外,基于Azibs的成分(例如阴极,阳极和电解质材料)提出了Zibs的新化学。尽管Azibs具有优势,但它们仍然面临一些挑战,例如找到具有更好的结构稳定性和出色的电化学性能的合适的阴极材料。最后,总结了挑战和可能的未来前景。
锌离子电池(ZIBS)是一种利用锌离子作为电荷载体的可充电电池。Zibs的发展由于其对低成本和高性能储能系统的潜力而引起了人们的关注。[1]锌丰富,廉价且对环境友好,使其成为储能应用的吸引力。Zibs的一个关键组成部分是电解质,它在电池的性能和稳定性中起着至关重要的作用。[2]电解质是一种液体或凝胶物质,可在充电和排放过程中促进电池阳极和阴极之间的离子运动。它还有助于维持电极的化学稳定性,并防止不必要的侧面反应,从而降低电池的性能。[3]
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
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。
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
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
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。
中空碳材料因其独特的多孔结构和电性能被视为催化和电化学储能中重要的支撑材料。本文以铟基有机骨架InOF-1为骨架,在惰性氩气下通过纳米氧化铟与碳基质的氧化还原反应形成铟颗粒。具体地说,通过在脱羧过程中结合铟的熔融和去除,原位获得了一种多孔中空碳纳米管(HCNS)。合成的HCNS具有更多的电荷活性位点以及短而快的电子和离子传输通道,以其独特的内部空腔和管壁上相互连通的多孔结构,成为碘等电化学活性物质的优良载体。此外,组装的锌碘电池(ZIBs)在1 A g -1 时提供234.1 mAh g -1 的高容量,这确保了电解质中碘物质的吸附和溶解达到快速平衡。基于HCNS的ZIBs的倍率性能和循环性能得到大幅提升,表现出优异的容量保持率,并表现出比典型的单向碳纳米管更好的电化学交换容量,使HCNS成为新一代高性能电池的理想正极材料。