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趙東元院士團(tuán)隊(duì)JACS：這個(gè)Janus介孔加速器很高效！
來(lái)源： 時(shí)間：2024-03-04 11:28:28 瀏覽：2017次

第一作者：Lipeng Wang、Bao Zhang

通訊作者：趙東元院士、晁棟梁教授

通訊單位：復(fù)旦大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c14019.



研究背景



水系鋅基電池（ZABs）作為“超越鋰離子”的儲(chǔ)能技術(shù)之一，因其安全性、低成本和生態(tài)友好性而備受關(guān)注。金屬Zn負(fù)極上可靠的固體電解質(zhì)界面（SEI）是穩(wěn)定ZABs的必要條件，但不相容的Zn離子還原過(guò)程，即同時(shí)吸附（捕獲）和脫溶（排斥）Zn2+(H2O)6，給SEI的設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)?；诖?，復(fù)旦大學(xué)趙東元院士/晁棟梁教授儲(chǔ)能團(tuán)隊(duì)提出了一種串聯(lián)化學(xué)策略，通過(guò)電化學(xué)組裝的具有親水性-OH和疏水-F基團(tuán)的多孔SiO2介孔可作為Janus介孔加速器，從而促進(jìn)Zn2+還原反應(yīng)。這種串聯(lián)化學(xué)策略可為各種金屬陽(yáng)極的界面設(shè)計(jì)提供新的思路，并為下一代高安全性和高可靠性的電池技術(shù)鋪墊道路。



文章要點(diǎn)



1、結(jié)合原位電化學(xué)數(shù)字全息、分子動(dòng)力學(xué)模擬和光譜表征，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)-OH基團(tuán)從本體電解質(zhì)中捕獲Zn2+簇，接著-F基團(tuán)在殼層中排斥配位的水分子，從而實(shí)現(xiàn)串聯(lián)離子還原過(guò)程。

2、所得到的對(duì)稱電池在4 mA cm-2和10 mA cm-2的高電流密度下分別表現(xiàn)出超過(guò)8000 h和2000 h的可逆循環(huán)。此外，Zn//VO2和Zn//I2電池性能進(jìn)一步證明了串聯(lián)化學(xué)策略的可行性。



圖文展示



圖1.Janus介孔加速器串聯(lián)化學(xué)原理圖

圖2.Janus OH-F-mSiO2界面相的合成與結(jié)構(gòu)表征

圖3.具有Janus介孔的金屬Zn負(fù)極的動(dòng)力學(xué)和熱穩(wěn)定性

圖4.具有Janus介孔的金屬Zn負(fù)極的電化學(xué)性能

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