锌金属电池 (ZnBs) 因其在水性电解质中的可操作性、Zn 含量丰富和可回收性而安全且可持续。然而,Zn 金属在水性电解质中的热力学不稳定性是其商业化的主要瓶颈。因此,Zn 沉积 (Zn 2 + → Zn(s)) 不断伴随着氢析出反应 (HER) (2H + → H 2 ) 和树枝状生长,进一步加剧了 HER。因此,Zn 电极周围的局部 pH 值增加并促进 Zn 上形成不活跃和/或导电性差的 Zn 钝化物质 (Zn + 2H 2 O → Zn(OH) 2 + H 2 )。这加剧了 Zn 和电解质的消耗并降低了 ZnB 的性能。为了推动 HER 超越其热力学电位(pH 0 时 0 V vs 标准氢电极 (SHE)),水包盐电解质 (WISE) 的概念已用于 ZnBs。自 2016 年发表第一篇关于 ZnB WISE 的文章以来,这一研究领域不断取得进展。本文概述并讨论了这一有希望加速 ZnBs 成熟的研究方向。本综述简要介绍了 ZnBs 中传统水性电解质的当前问题,包括 WISE 的历史概述和基本理解。此外,还详细介绍了 WISE 在 ZnBs 中的应用场景,并描述了各种关键机制(例如副反应、Zn 电沉积、金属氧化物或石墨中的阴离子或阳离子插入以及低温下的离子传输)。
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。
目前,心血管疾病和糖尿病都是发病率和死亡率最高的疾病之一,这些疾病正成为世界各地越来越重要的负担[1,2]。术语心血管疾病(CVD)包括:冠状动脉疾病(CAD),中风,心力衰竭,心房效果以及风湿性和瓣膜性心脏病[3]。即使对这些疾病和治疗方案的知识不断发展,CVD仍然是全球死亡的主要原因[4]。CVD的发展与糖尿病的并发症保持密切相关。由于高血糖和胰岛素耐药性引起的代谢紊乱会诱导促进性表型并增加氧化应激。这些变化可能导致血管和心肌损伤[5,6]。因此,对两种疾病的适当预防,诊断和治疗在改善患者的生活质量和延长患者的寿命方面起着至关重要的作用[7]。糖尿病和CVD的病理生理学之间的联系允许获得可能对这两种情况有益作用的药物[6,8]。当前的综述着重于糖尿病和CVD发病机理的分子机制以及这些疾病中使用的治疗方法的分子基础。
a Department of Thermal Science and Energy Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, Anhui, China b Department of Building and Real Estate, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong, China c Environmental Energy Research Group, Research Institute for Sustainable Urban Development (RISUD), The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong, China
这是以下文章的同行评审版本:adv。能量母校。2021,11,2101749,该形式以https://doi.org/10.1002/aenm.202101749出版。本文可以根据Wiley使用自算版版本的条款和条件来将其用于非商业目的。未经Wiley的明确许可或根据适用立法的法定权利的明确许可,本文可能不会增强,丰富或以其他方式转化为衍生作品。版权声明不得删除,遮盖或修改。该文章必须链接到Wiley在Wiley在线图书馆上的记录版本,并且必须禁止第三方通过平台,服务和网站提供任何嵌入,框架或以其他方式提供其文章或页面。
电气化运输和对电网储能的需求不断增加,继续在全球范围内建立动量。但是,锂离子电池的供应链面临着资源不足和稀缺材料的日益挑战。因此,开发更可持续的电池化学成分的激励措施正在增长。在这里,我们显示了带有引入LICL作为支撑盐的ZnCl 2电解质。一旦将电解质优化为Li 2 ZnCl4Å9H2 O,组装的Zn – Air电池可以在800小时的过程中以0.4 mA cm -2的电流密度在-60°C和+80°C之间维持稳定的循环,具有100%的库班式效率,用于Zn剥离/platipper/plate/plate。即使在-60°C下,> 80%的室温功率密度也可以保留。高级表征和理论计算揭示了造成优秀性能的高渗透溶剂化结构。强酸度允许Zncl 2接受捐赠的Cl-离子形成ZnCl 4 2-阴离子,而水分子在低盐浓度下保留在游离溶剂网络中,或与Li离子坐标。我们的工作提出了一种有效的电解质设计策略,可以实现下一代Zn电池。
DOE 感谢所有为 SI 2030 行业投入过程做出贡献的利益相关者。有关参与 SI 框架和 SI 飞行路径活动的利益相关者的更多信息,请参阅附录 A。作者非常感谢 Benjamin Shrager(美国能源部电力办公室)对 SI 活动的协调。锌电池飞行路径聆听会议由 Erik Spoerke(桑迪亚国家实验室)和 Esther Takeuchi(布鲁克海文国家实验室;石溪大学)主持,框架研究由 Justin Connell 和 Sanja Tepavcevic(阿贡国家实验室)进行。作者还要感谢 Kate Faris、Whitney Bell 和 ICF Next 的其他人员出色地组织了锌电池飞行路径聆听会议,并为 SI 活动提供了额外支持。作者还要感谢 Patrick Balducci(阿贡国家实验室)对框架研究的领导和贡献。作者 Erik D. Spoerke,桑迪亚国家实验室 Esther Takeuchi,石溪大学布鲁克海文国家实验室 Justin Connell,阿贡国家实验室 Sanja Tepavcevic,阿贡国家实验室 审稿人 Halle Cheeseman 博士,美国能源部高级研究计划署(ARPA-E) Benjamin Shrager,美国能源部电力办公室 Amy Marschilok 博士,石溪大学布鲁克海文国家实验室
随着对环境保护和能源需求不断增长的需求的越来越多,对可持续储能设备的研究变得越来越紧迫。1 - 4个锂离子电池已经迅速发展,但是有毒和易透明电池极为危险,因此近年来,无毒和安全的水性锌电池引起了很多关注。5 - 8个锌金属在水溶液中相对稳定,因此可以直接用作水性电池(AZB)的阳极电极。实际上,Zn金属电极具有许多优势,包括:9 - 11(1)高丰度和低价,(2)化学稳定性,(3)高理论能力(820 mA H G -1,5855 mA H CM -2)和(4)低氧化还原电位(-0.76 Vs vs. vs.sha)。在AZBS中,Zn 2+离子在AZB充电/放电期间在阳极电极处镀金/剥离,而树突和侧反应危害了电池的寿命和库仑的效率。12 - 14因此,Zn阳极的改进对于AZBS至关重要。
对未来的网格级存储应用有吸引力。金属Zn作为AZB的理想阳极,具有最高的理论能力(5851 mAh ml -1)。它也是无毒的,不可易变的,丰富的,并且具有良好的电导率和水稳定性。[1-5]然而,循环过程中的召开金属锌阳极遭受严重的树突形成,造成了严重的问题,例如较差的可逆性,电压滞后,寄生反应增加,缩短了电池损坏造成的电池故障以及其他问题。[1,3,6]这些树突状结构,稀有的针或非平面血小板沉积物,在电极的不规则或有缺陷区域偏爱形成,在该区域中,局部电流密度最高,初始核核事件最有可能[7],并且在高电流和coscAcs cocclities和coscling cancling cancling and coscling and cancliesitions [7]。[8,9]控制和抑制树突状增长的策略围绕着操纵电力,通常是通过包含添加剂[10-15],或通过将电极设计到高面积的海绵中[16-18],[16-18]或保护表面涂料,[19]以供应,[19]以抑制构建dendrite。
摘要:水系锌电池(AZB)是一种很有前途的储能技术,因为它们具有高理论容量、低氧化还原电位和安全性。然而,金属锌表面的枝晶生长和寄生反应会导致严重的不稳定性。本文我们报道了一种获得超细锌纳米颗粒阳极的新方法,该方法通过使用乙二醇单甲醚(EGME)分子来操纵锌的成核和生长过程。结果表明,EGME 与 Zn 2+ 复合以适度增加成核的驱动力,并吸附在锌表面以通过细化晶粒来防止 H- 腐蚀和树枝状突起。因此,纳米级阳极具有高库仑效率(约 99.5%)、长循环寿命(超过 366 天和 8800 次循环)以及与全电池中最先进的正极(ZnVO 和 AC)出色的兼容性。这项研究为水性金属离子电池的界面工程提供了一种新途径,对 AZB 的商业化未来具有重要意义。关键词:水性锌电池、锌金属阳极、超细纳米颗粒、枝晶生长、寄生反应