北京中研環科

圍繞科研 服務科研

圍繞科研 服務科研
有機電池邁出關鍵一步!成本僅為商業鋰電極的五分之一!為青年教授點贊!
來源: | 作者:中研小研 | 發布時間: 2023-04-20 | 68 次瀏覽 | 分享到:

華中科技大學王成亮教授國家級青年人才計劃專家)Angew發表高性能水系有機電池的OEM方面的最新研究成果,并被遴選為VIP論文。博士后陳遠為論文第一作者。

氧化還原有機電極材料(OEMs)由于具有設計高性能電池的可能性,因而在電池領域受到了廣泛的關注。但oem的實際應用需要嚴格的標準,如低成本、可回收性、可擴展性和高性能等,因此似乎還很遙遠。在這里,我們展示了高性能水系有機電池的OEM。電荷存儲的存儲具有快速反應動力學,從而在高質量負載下實現高性能。結果表明,疊層軟包電池具有良好的循環性能和比容量。得益于小分子性質和穩定的充放電狀態,電極在任何電荷狀態下都可以回收,產率高(90%以上)。這項工作為oem為未來可持續電池的實際應用邁出了實質性的一步

可回收和可擴展的Zn//AZOB有機電池示意圖。

圖文簡介

水系Zn//AZOB電池的電化學性能。

電荷存儲機制的定性和定量表征 (a) AZOB電極在循環過程中的ATR-FTIR原位測試。(b) AZOB、HAZOB、AZOB電極放電態和帶電態的異位1H NMR譜。(c) AZOB標準溶液、HAZOB和AZOB電極放電狀態的液相色譜-質譜分析。數據按內標(蒽-d10)峰面積歸一化。(d)基于LC定量分析兩個不同批次AZOB的轉化率和容量貢獻。(e) AZOB電極在循環過程中的原位XRD圖譜

活性物質的再生。(a)再生過程示意圖。(b)不同溶劑下回收活性物質的收率。

8 × 8 cm疊層有機軟包電池的電化學性能。
本工作證明這種有機電池,可以在高質量負載下運行,使軟包電池電池具有安培小時級的高容量。這種性能優于所有已報道的鋅有機電池。給出了電荷和放電狀態的直接證明。原位表征和定量分析表明,AZOB和HAZOB之間存在質子可逆轉換化學。得益于充電態和放電態的高穩定性和溶解性,首次實現了在任何充電態下的高收率(約90%)回收。證明我們報道的這種材料是一種可商業化應用,可回收和可擴展的高容量有機電池,這為oem在未來可持續能源存儲設備的實際應用提供了實質性的一步。AZOB的量產已經成熟,以低成本硝基苯為原料,在溫和條件下獲得AZOB。
1)原始電極材料的估計價格是每公斤不到20美元,僅為商用鋰離子電池傳統電極材料的20%~50%
2)陽極(鋅)的資源估計超過19億噸(約1.45美元)至少是鋰(8900萬噸)的20倍,是一種低成本和安全的水系電池系統
3)本工作中質子的儲存需要較溫和的電解液(弱酸性電解質),避免了當前商業電池在苛刻條件下(如鉛酸電池或使用其他電解質的鋅離子電池)的集流體的腐蝕。
4)在任何充電狀態下,通過使用商業溶劑的簡單提取方法獲得高產量的原始電極材料可回收性,對于進一步的自然可持續性是有希望的。
最后,我們的電池系統中的放電產物HAZOB是一種重要的生物醫學原料。換句話說,這項工作也為大規模生產HAZOB提供了一條簡單的合成路線,因此不僅對可持續能源儲存很重要,而且對綠色合成也很重要。注意到,為了滿足商業化的要求,必須考慮到所有方面。未來的工作是設計低成本、可回收、可擴展性、可持續性以及高性能的oem,如大容量、好循環性、高導電性和高輸出電壓等。

論文信息

原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202302539


免费99精品国产人妻自在现线,欧美成人全部免费A片香蕉,国产真实老熟女无套内谢,在熟睡夫面前侵犯我在线播放