?近日，大連化物所無機(jī)膜與催化新材料研究組(504組)楊維慎研究員、朱凱月研究員團(tuán)隊在釩基水系鋅離子電池研究中取得新進(jìn)展。團(tuán)隊通過在電解液中構(gòu)建互鎖型強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)，有效降低了水溶劑中氧和氫的反應(yīng)活性，從而抑制了正負(fù)電極的腐蝕。
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??水系鋅離子電池具有本征安全、WWW.shybdj6.net成本低、離子電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，其中，層狀釩氧化物因具備高比容量(>300?mAh?g-1)、反應(yīng)機(jī)制簡單、高面載量適配性強(qiáng)(>?15?mg?cm-2)等特點(diǎn)而備受關(guān)注。然而，高活性水分子引發(fā)正極側(cè)的釩溶解和不可逆副反應(yīng)，以及負(fù)極側(cè)的腐蝕與析氫等問題，嚴(yán)重限制了電池的循環(huán)壽命，尤其在低電流密度條件下表現(xiàn)更為突出。目前，電解液優(yōu)化策略多集中于鋅負(fù)極的調(diào)控，對正極側(cè)穩(wěn)定性的系統(tǒng)性探索仍然不足。
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??在本工作中，團(tuán)隊引入*作為共溶劑，并利用硫酸根離子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用，在電解液中構(gòu)建了一種互鎖型強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)。*具有豐富的氫鍵供受體，并具有良好的鋅鹽溶解能力，可與活性水產(chǎn)生雙位點(diǎn)氫鍵錨定效應(yīng)，抑制水分子中氧對釩基正極及氫對鋅負(fù)極的“進(jìn)攻”。上海儀表三廠更重要的是，硫酸根離子的特異性結(jié)構(gòu)強(qiáng)化能力，能夠增強(qiáng)互鎖型氫鍵網(wǎng)絡(luò)的錨定強(qiáng)度，從而抑制了正極側(cè)的活性釩溶解及負(fù)極側(cè)的析氫與腐蝕。?此外，研究還發(fā)現(xiàn)，*可通過調(diào)控鋅離子溶劑化結(jié)構(gòu)，加速鋅離子在正極側(cè)的嵌入動力學(xué)，并有效提高由質(zhì)子嵌入所引發(fā)副反應(yīng)的可逆性。得益于上述效應(yīng)，電池在0.5?A?g-1電流密度下循環(huán)500次后，容量保持率仍可達(dá)87%。基于該電解液制備的2.0?Ah軟包電池，在4?A的電流下實(shí)現(xiàn)了4.4?mAh?cm-2的面容量，經(jīng)過70次循環(huán)后仍能保持80%的容量保持率。

??相關(guān)研究成果以“Constructing EWWW.shzy4.COM/Robust?Hydrogen?Bond?Networks?in?Electrolytes?fo、WWW.shhzY3.cn/r?Long-Life?Zinc-Ion?Batteries”為題，于近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte?Chemie?Internat/WWW.shyb118.com/ional?Edition)上。該工作的*作者是我所504組博士研究生歐祖翹。上述工作得到了*自然科學(xué)基金、遼寧省科技重大專項、遼寧省興遼英才計劃、大連市科技創(chuàng)新人才支持計劃等項目的資助，并獲得了大連相干光源生物分子高分辨質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)站王方軍研究員團(tuán)隊在質(zhì)譜測試與分析方面提供的技術(shù)支持。
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