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通过构建基于双(2-氨基乙基)胺的内亥姆霍兹平面来维持质子和氢氧根离子的浓度平衡,以实现长寿命的锌金属阳极

Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2024-01-04 , DOI: 10.1016/j.cej.2023.148511
Zhijian Wang , Zuyang Hu , Minghui Ye , Jiachi Chen , Yifa Chen , Zhipeng Wen , Yufei Zhang , Yongchao Tang , Xiaoqing Liu , Cheng Chao Li


尽管具有高安全性和低成本的优点,但由于析氢反应(HER)和不可逆Zn4SO4(OH)6·的形成,锌金属负极的循环寿命短,阻碍了可充电水系金属锌电池的发展。 nH2O 是由吸附在 Zn 金属阳极内亥姆霍兹平面 (IHP) 上的 H2O 分子分解引起的。为了解决这个问题,我们使用双(2-氨基乙基)胺(B2AA)有机分子作为添加剂,通过重构IHP并维持质子和氢氧根离子的浓度平衡来抑制Zn腐蚀和HER,从而实现长期且高度的腐蚀。可逆锌金属电池。密度泛函理论计算和分子动力学模拟表明,由于高吸附能,B2AA优先吸附在Zn阳极界面上,通过排斥约19%的H2O分子形成缺水的IHP。此外,B2AA的-NH2/-NH-基团可以可逆地捕获H2O分解产生的H+并动态中和OH-,从而抑制腐蚀反应。使用包含 B2AA 的水性电解质,对称 Zn//Zn 电池在 10 mA cm−2 下表现出 2400 小时的长循环寿命。与NH4V4O10(NVO)正极匹配,Zn//NVO全电池在10 A/g电流下具有147.24 mAh/g的高初始容量,并在3000次循环后保持66%的高容量保持率。




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更新日期:2024-01-04
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