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Quasi-Solid-State Zinc Ion Rechargeable Batteries for Subzero Temperature Applications
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-08-20 , DOI: 10.1021/acsaem.0c01452 Yehong Chen 1 , Jianqing Zhao 2 , Ying Wang 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-08-20 , DOI: 10.1021/acsaem.0c01452 Yehong Chen 1 , Jianqing Zhao 2 , Ying Wang 1
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The emerging zinc-ion rechargeable batteries have attracted much attention because of their intrinsic safety and low cost resulting from the use of aqueous electrolytes and zinc anodes that come from abundant sources. However, it is impossible to use zinc-ion batteries in frigid environments because of their liquid aqueous electrolytes. Herein, we have prepared a quasi-solid-state zinc-ion battery employing an anti-freezing quasi-solid-state electrolyte and a high-capacity NH4V3O8·1.9H2O cathode. High-concentration zinc salts are used in the electrolyte to depress its freezing point, and xanthan gum is employed to convert the electrolyte into the quasi-solid state, for operations at subzero temperatures and maintaining good performance while mechanically bent. When cycled at 0.2 A g–1, the quasi-solid-state battery cells exhibit a discharge capacity of 283 mAh g–1 at 20 °C, 215 mAh g–1 at 0 °C, and 119 mAh g–1 at −20 °C. The capacity retention can reach 90.3% and 90.7% at 20 and 0 °C after 800 cycles when cycled at 1.5 A g–1. The battery can still exhibit 83% of the initial capacity over 450 cycles at −20 °C when cycled at 0.5 A g–1. In addition, the battery well maintains its capacity while being bent at 90 and 180°at either 20 or −20 °C. Hence, this work is a creative effort to achieve quasi-solid-state ZIBs that can be used either in cold environments or as power sources in wearable electronics, purely based on safe aqueous electrolytes without using any organic compounds or organic synthesis other than commercial edible xanthan gum.
中文翻译：
低于零温度应用的准固态锌离子可充电电池
新兴的锌离子可充电电池因其固有的安全性和低成本而受到了广泛的关注，这是由于使用了来自大量来源的水性电解质和锌阳极所致。但是，由于锌离子电池是液态电解质，因此无法在严酷的环境中使用。在这里，我们制备了一种准固态锌离子电池，该电池采用了防冻准固态电解质和高容量的NH 4 V 3 O 8 ·1.9H 2。O阴极。高浓度锌盐用于电解质中以降低其凝固点，黄原胶用于将电解质转化为准固态，以便在零以下温度下操作并在机械弯曲的同时保持良好的性能。当以0.2 A g –1循环时，准固态电池在20°C时的放电容量为283 mAh g –1，在0°C时的放电容量为215 mAh g –1，在-−时的放电容量为119 mAh g –1 20°C。以1.5 A g –1循环800次后，在20和0°C下，容量保持率可以达到90.3％和90.7％。当以0.5 A g –1循环时，在-20°C下进行450次循环后，电池仍可显示初始容量的83％。此外，电池在20或-20°C弯曲90和180°时仍能保持其容量。因此，这项工作是一项创造性的工作，旨在获得可以在寒冷环境中或可穿戴电子设备中用作电源的准固态ZIB，其完全基于安全的水性电解质，而无需使用除市售可食用食品外的任何有机化合物或有机合成物黄原胶。
更新日期：2020-09-28
中文翻译：
低于零温度应用的准固态锌离子可充电电池
新兴的锌离子可充电电池因其固有的安全性和低成本而受到了广泛的关注，这是由于使用了来自大量来源的水性电解质和锌阳极所致。但是，由于锌离子电池是液态电解质，因此无法在严酷的环境中使用。在这里，我们制备了一种准固态锌离子电池，该电池采用了防冻准固态电解质和高容量的NH 4 V 3 O 8 ·1.9H 2。O阴极。高浓度锌盐用于电解质中以降低其凝固点，黄原胶用于将电解质转化为准固态，以便在零以下温度下操作并在机械弯曲的同时保持良好的性能。当以0.2 A g –1循环时，准固态电池在20°C时的放电容量为283 mAh g –1，在0°C时的放电容量为215 mAh g –1，在-−时的放电容量为119 mAh g –1 20°C。以1.5 A g –1循环800次后，在20和0°C下，容量保持率可以达到90.3％和90.7％。当以0.5 A g –1循环时，在-20°C下进行450次循环后，电池仍可显示初始容量的83％。此外，电池在20或-20°C弯曲90和180°时仍能保持其容量。因此，这项工作是一项创造性的工作，旨在获得可以在寒冷环境中或可穿戴电子设备中用作电源的准固态ZIB，其完全基于安全的水性电解质，而无需使用除市售可食用食品外的任何有机化合物或有机合成物黄原胶。
京公网安备 11010802027423号