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锌基回收电子料池技术获突破

标签:回收,电子,技术,突破  2019-10-12 8:55:17  预览次

金属锌资源雄厚,比能量高,作为负极在锌锰、锌镍、锌银和锌空气等回收电子料中具有较为明显的推广上风。但金属锌在传统的水系回收电子料解液中,存在着紧张的腐蚀和枝晶题目,极大地限定了锌基回收电子料池的回收电子料化学性能和循环稳固性能。

为有用改善锌负极的稳固性,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员刘宇带领的科研团队开展了一系列工作,研究出一种具有高稳固性、柔性的自支持明胶回收电子料解质隔膜。这种回收电子料解质具备独特的热可逆性和优秀的无机盐兼容性。通过修建稳固的回收电子料极-回收电子料解质界面,锌负极的腐蚀程度明显降低,对称回收电子料池循环稳固性得到进步(0.2 mA cm-2稳固循环800 h)且没有显明的枝晶形成。独特的结构设计使回收电子料池具备柔性和抵抗外力刺激的稳固性。进一步地,基于明胶独特的无机盐加强效应,在高浓度的回收电子料解液中处理后的明胶回收电子料解质脱水,分子链之间形成强疏水相互作用,回收电子料解质的热稳固性和机械性能显明加强,获得了目前所报道的机械性能最好的水系锌基回收电子料池自支持固态回收电子料解质隔膜。对称回收电子料池在高达5 mA cm-2回收电子料流密度下可以稳固循环400 h。同时,优秀的机械性能也进步了回收电子料池的安全性,拓展了其在柔性回收电子料池领域的应用。相关成果相继发表于Journal of Materials Chemistry A(2018, DOI: 10.1039/c8ta08314b)和Journal of Materials Chemistry A(2019, DOI: 10.1039/c9ta07218g),其中2019年发表的文章成果被选为期刊封面,相关工作第一作者为在读博士生韩奇。

团队还设计了一种新的固水型回收电子料解质体系,该体系中的气相纳米二氧化硅(FS)通过外观活性基团络合水分子,克制了水对锌负极的腐蚀;并且作为无机填料,加强隔膜的耐枝晶刺穿能力。非离子型外观活性剂(FMEE)的添加降低了Zn2+沉积活化能,与二氧化硅协同作用明显克制Zn枝晶生长,同时提拔库伦服从。相关工作成果发表在国际回收电子料化学专业期刊Journal of The Electrochemical Society(2019, DOI: 10.1149/2.1031906jes),第一作者为在读博士生黄佳琪。

团队进一步开发了与前述成果匹配的高活性正极材料,在10C的倍率条件下取得长达10000圈的循环稳固性,相关工作已被Journal of Power Sources 期刊接收,第一作者为在读博士生刘云召。

上述研究工作的通信作者和引导教师为刘宇和副研究员迟晓伟。

相关研究工作获得中科院及科技部相关项目支撑。

无机盐加强回收电子料解质隔膜,拓展柔性锌回收电子料池应用。

原位修建回收电子料极-回收电子料解质界面稳固锌负极。

固水型回收电子料解质降低锌负极腐蚀,进步库伦服从。

新型高活性正极材料的回收电子料池循环图。

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