复旦JACS:串联化学与 Janus 介孔加速剂用于高效水系电池 2024年3月28日 上午11:49 • z, 顶刊 • 阅读 6 在金属锌负极上形成可靠的固体电解质相(SEI)对于稳定的锌基水系电池至关重要。然而,不相容的锌离子还原过程(即同时吸附(捕获)和去溶剂化(排斥)Zn2+(H2O)6)给 SEI 的设计带来了动力学和稳定性方面的挑战。 在此,复旦大学赵东元、晁栋梁等人展示了一种串联化学策略,可以在内亥姆霍兹层解除并加速 Zn2+ 团簇的吸附和去溶剂化过程。具体而言,电化学组装的介孔 SiO2 中间层具有串联的亲水 -OH 和疏水 -F 基团,可作为 Janus 介孔加速器,促进快速稳定的 Zn2+ 还原反应。 结合原位电化学测试、分子动力学模拟等分析发现,-OH 基团能捕捉到块状电解质中的 Zn2+ 团簇,然后 -F 基团能击退溶剂化鞘中配位的 H2O 分子,从而实现串联离子还原过程。结果显示,在 4 mA cm-2 和 10 mA cm-2 的高电流密度下,由此产生的对称电池分别可实现 8000 小时和 2000 小时的可逆循环。 图1. 作用机制 总之,该工作提出了一种串联化学策略,通过促进 Zn2+ 团簇在 Janus 介孔通道中的解耦进而加速其吸附和去溶剂化过程。通过合理地结合原位技术和 MD 模拟,作者证明了 Janus 介孔界面可以捕获 Zn2+ 离子,调节配位的 H2O 分子,将溶解度从大量电解质中的 Zn2+(H2O)5.97(SO42-)0.03 转化为 Zn2+(H2O)5.04。 因此,对称电池和 Zn//VO2 及 Zn//I2 全电池性能显示,Janus 介孔相能够实现锌沉积的快速动力学和相应的长期循环寿命。该种串联化学策略可为各种金属负极的界面设计开辟新的途径,为下一代高安全、可靠的电池技术铺平道路。 图2. 溶剂化结构和介孔加速器的 MD 模拟 Tandem Chemistry with Janus Mesopores Accelerator for Efficient Aqueous Batteries, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c14019 原创文章,作者:Jenny(小琦),如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/03/28/a1bdf51a25/ 电池顶刊 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 哈工大王殿龙/王博EnSM:高性能插层复合固体电解质实现稳定锂金属电池 2024年1月11日 中科院上海光机所/上海理工/张江实验室,联合发Nature! 2024年2月27日 王荣明教授&崔益民教授:Pt3Zn纳米晶的高效合成及电催化活性 2023年11月13日 Nature:至少两成造假!出版社联合声明,图片造假要过三关! 2023年10月16日 兰州化物所Nat. Commun.:首次报道!N掺杂激活NiFeOx催化剂提高BiVO4光阳极的OER活性和稳定性 2023年10月17日 李灿&李泽龙,最新AM! 2023年10月11日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交