Angew. Chem. :聚合物酸凝胶电解质助力高功能水系Zn/PANI电池

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电子期间的敏捷开展对储能设置装备摆设的功能提出了更高的要求。水系锌离子电池因其高宁静,低本钱及锌金属储量丰厚等好处遭到了普遍的存眷。聚苯胺(PANI)由于其长π-电子共轭布局和丰厚的活性位点体现出高的电子导电性和离子迁徙率,被以为是水系锌离子电池抱负的正极质料。


但是,PANI在电凯发历程中存在严峻的去质子化题目,不但影响其布局波动性,还明显低落了其容量,倍任性能和循环寿命;其次锌负极存在的枝晶及副反响题目也会进一步好转电池的全体功能。


克日,东华大学的武培怡/焦玉聪研讨团队经过共聚AMPS(2-acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic acid)和AM(acrylamide),并以3M Zn(ClO4)2为电解质盐制备了一种聚合物酸基凝胶电解质PAGE,经过电解质上磺酸功效基团在电凯发历程中提供波动的质子供应并诱导锌离子匀称堆积举动协同完成在宽温度范畴内超高功能的水系Zn/PANI电池。



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基于溶胀加强战略制备的双网络凝胶电解质布局波动,在典范的chaotropic ClO4-盐中展示出分明的抗溶胀举动和优秀的力学功能。经过调控电解质中氢键及与电解质盐之间的互相作用,完成宽温度范畴内的高离子电导率。

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氧化复原动力学研讨表现聚酸电解质助力的PANI正极次要体现为外表控制的赝电容奉献,标明了疾速的电荷存储历程。GITT和EIS后果进一步标明PAGE体系中PANI具有高的锌离子分散系数和低的分散阻力,有利于PANI疾速的氧化复原动力学。

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CV比拟及DFT盘算后果证明白PAGE可以在电凯发历程中作为质子库,促进PANI的质子化历程,并发生更多的氧化复原活性位点,从而有利于Zn/PANI电池倍任性能和容量的进步。Ex situ XPS和in situ Raman测试进一步证明白由于PAGE对PANI质子化的作用,PANI可以举行更为彻底的氧化复原反响。

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别的,PAGE中的磺酸基团可以在电凯发历程中诱导Zn2+沿002晶面堆积,明显克制锌枝晶及副反响。终极,联合电解质盐加强的抗冻功能,基于PAGE组装的Zn/Zn对称电池在-35℃体现出超长的波动循环寿命和高的累积电镀容量。组装的Zn/PANI电池也体现出高的容量,优秀的倍任性能和凌驾70,000次的长循环波动性。该事情为使用凝胶电解质完成高功能水系锌离子电池提供了一种新的战略。

文信息

Proton-Reservoir Hydrogel Electrolyte for Long-Term Cycling Zn/PANI Batteries in Wide Temperature Range

Doudou Feng, Yucong Jiao*, Peiyi Wu*


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202215060




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