太阳能、风能、地热能、水能、波浪能和潮汐能等可再生和可持续能源对于应对日益增长的能源消耗和环境恶化挑战至关重要。[1] 同时,要最佳地利用这些间歇性能源产生的电能,需要开发大规模、低成本的固定式储能系统。[2 – 4] 目前,人们致力于开发基于钾离子电池(PIB)的固定式储能系统,因为 PIB 与锂离子电池(LIB)相比具有特殊的优势(图 1a)。[5 – 7] 首先,钾资源丰富、成本低廉,使 PIB 比 LIB 更具成本效益。[8] 其次,钾的还原电位适宜,可以降低 PIB 的发电成本。
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。
聚合物电极将激光切割成弹簧形的同心设计,并连接到硅基板上。“此设计可增强电极的可伸缩性,并确保电流靶向皮肤上的特定位置,从而提供局部刺激以防止任何疼痛。” Abdulhameed Abdal博士说。加州大学圣地亚哥分校的机械和航空航天工程系的学生和该研究的另一位联合首先作者。Abdal和Blau与UC San Diego Nano Engineering本科生Yi Qie,Anthony Navarro和Jason Chin合成电极的合成和制造。
摘要:认识到电解质化学和电极界面在锂电池的性能和安全性中的关键作用,以及对更复杂的分析方法的迫切需求,这项全面的综述在此研究领域中得分了机器学习的希望(ML)模型。它探讨了这些创新方法在研究电池界面中的应用,尤其是专注于锂金属阳极。在传统实验技术的局限性中,综述支持了一种混合方法,该方法将实验和模拟方法融合,从而使颗粒状的见解能够对分子水平的电池界面的形成过程和特征,并利用AI来从大量数据集中提取模式。它在电解质设计和电池寿命预测中展示了此类技术的实用性,并介绍了电池接口机制的新视角。审查结束了,通过断言人工智能(AI)或ML模型作为电池研究的宝贵工具的潜力,并强调了促进对科学社区中这些技术信心的重要性。
✉ 通信和材料索取请发送至 Lan Luan 或 Chong Xie。lan.luan@rice.edu;chongxie@rice.edu。作者贡献 CX 构思并组织了整个研究;ZZ、HZ、XL、LL 和 CX 设计了实验,所有作者均参与其中;ZZ 和 XL 在 CX 的监督下设计和制作了 NET 设备;DFL、JEC 和 LF 与 SpikeGadgets LLC 合作设计了堆叠头戴式记录系统;ZZ 和 XL 在 JEC 和 DFL 的帮助以及 CX 和 LF 的监督下设计了 NET 探头与头戴式记录系统的集成;ZZ 和 XL 在 CX 的监督下开发并执行了手术程序;ZZ、XL 和 HZ 在 LS 和 FH 的帮助以及 CX 和 LL 的监督下进行了动物神经记录实验; HZ 和 ZZ 开发并实施了数据预处理,由 CX 监督,并得到了 JEC 和 LF 的意见;ZZ 和 HZ 执行了数据后分析,由 LL 和 CX 监督,并得到了 LF 的意见;ZZ 执行了组织学研究,由 CX 监督;ZZ、LL 和 CX 撰写并修改了手稿,得到了所有作者的意见。
摘要:纳米尺寸的电池型材料应用于电化学电容器中,可以有效减少电导率低、体积变化大带来的一系列问题,但这种方式会导致充放电过程以电容行为为主,造成材料的比容量严重下降。通过控制材料颗粒为合适的尺寸以及合适的纳米片层数,可以保留电池型行为而维持较大的容量。本文在还原氧化石墨烯表面生长典型电池型材料Ni(OH)2,制备复合电极,通过控制镍源的用量,制备出合适Ni(OH)2纳米片尺寸和合适层数的复合材料,在保留电池型行为的情况下获得了高容量的电极材料,制备的电极在2 A g −1 时比容量为397.22 mA hg −1。当电流密度增加到20 A g − 1 后,保持率高达84%。制备的非对称电化学电容器在功率密度为1319.86 W kg − 1 时的能量密度为30.91 W h kg − 1,20 000次循环后保持率可达79%。我们主张通过增加纳米片的尺寸和层数来保留电极材料电池型行为的优化策略,这可以显著提高能量密度,同时结合电化学电容器的高倍率性能的优势。■ 介绍
屏幕打印电极(SPE)是广泛用于电化学传感器构造中的多功能工具,被认为是设计一次性电分析传感器的有效平台。他们提供了许多优势,包括快速和可靠的分析,高灵敏度,良好的选择性,易用性,微型化,均匀性,可移植性和成本效益。1出现了屏幕打印的概念,以满足对较小,负担得起的电化学设备的需求,从而使这些工具更容易访问和实用。屏幕打印技术通过葡萄糖生物传感器的开发获得了开创性的认可和商业成功。2在2000年代初期,基于SPE的设备的商业化在环境监测,食品安全和医疗保健等领域之间大大扩展。3的可负担性,可移植性和质量生产的易用性使SPE对包括药物和生物学分析在内的不同应用具有极大的吸引力。4个SPE已成功应用于现场检测各种矩阵的各种分析物,从而可以检测药物和其他生物分子。1 SPE的主要优点之一是它们的适应性:它们可以用作一次性,现成的电极或表面修饰以进行专业应用,使其适合于痕量测定生物分子。5,6 SPE技术的最新进步致力于通过整合纳米材料的创新表面修饰策略来提高性能。7修改用于提高灵敏度,提高选择性和总体稳定性的提高。8通常考虑两种主要方法:首先,通过结合聚合物,金属,复合物,酶和其他材料来改变印刷墨水组成,以开发新型的基于墨水的SPE;第二,修改
尽管所有这些过程都对电子结构具有一定的影响,但通常将粒子排列固定在干燥步骤中。这意味着,干燥步骤定义了电极孔结构,随后可以通过Cal-Endering进一步压缩。此外,由于在干燥前沿积累,干燥过程对电极的机械完整性产生了很大的影响,因此限制了电极的凝聚力和粘合强度。电导率受导电添加剂的分布的影响,这也容易迁移,并与活性材料接触。这些复杂的过程在微观尺度的干燥过程中发生,尚未完全阐明,因此为优化整体电池性能留出了空间。
迅速发展的可穿戴和可穿戴电子设备的快速开发增加了对可动性二级电池的需求,并且新兴的高性能K-ION电池(KIB)表现出了由于丰富的成本和成本效益的钾含量,因此对可利用的电子设备表现出了巨大的希望。然而,由于低容量,循环迅速衰减的关键问题以及有限的初始库仑的效率,对KIBS的灵活阴极的实施受到了阻碍。为了解决这些紧迫的问题,由阴极沉积设计和制造了独立的富含K的铁六酰甲甲基甲甲基/碳布(KFEHCF/CC)电极。这种创新的无粘合剂和自支撑的KFEHCF/CC电极不仅为电子提供了连续的导电通道,而且还通过活性电极 - 电解质电解质界面加速了钾离子的分化。此外,纳米化的硫代乙酰甲甲基甲酸钾颗粒限制了颗粒断裂和粉碎,以保留循环过程中的结构和稳定性。结果,富含KFEHCF/CC电极在100个循环后,在50 mA g-1处显示可逆放电能力为110.1 mAh g-1,与500 mA g-1的1000循环后的容量保留为92.3%。为了证明商业可行性,可与富含KFEHCF/CC电极组合在一起,并观察到出色的功能,容量和稳定性。
对于此类高级应用,使用高精度的电导率测量单元,能够在广泛的电导率范围内进行测量并且对广泛的腐蚀性离子介质具有抵抗力是有益的。最常见的是,使用了两种类型的电导率传感器:基于电极的传感器和电感传感器。电极传感器适用于低电导率和中等电导率,电导率的精度在2×10-8至0.65 s cm -1的范围内±3%至5%。14,15在通用设备中,由于这些传感器的紧凑设计,尤其是针对更高的电导率,准确性降低了。此外,在反应性介质中,电极结垢可以改变细胞常数,并对测量精度产生负面影响。电感传导率传感器特别适用于苛刻的化学环境,因为只有惰性和耐热材料(例如PEEK和PTFE)与样品接触。但是,这些传感器缺乏电极型对应物的灵敏度,并且需要较大的样品体积。16后者在实验室应用中不利,例如,当空间有限或