动力类负极
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大连化物所开发出基于Mnsup2+supMnOsub2sub可逆双电子溶解-沉积
来源:kok平台 | 作者:kok平台买球赛hiveyan | 发布时间: 2021-07-21 04:01:10 | 18 次浏览 | 分享到:

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  近日,中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部(DNL17)研究员李先锋、张华民团队开发出一种基于双电子转移、沉积-溶解型反应的锰基正极电对,并将上述电对应用于中性锌锰液流电池当中,大幅提高了电池的可靠性。该工作为开发新一代二次锰基电池提供了新思路。

  锰基电池因资源储量丰富、成本低廉以及环境友好等优势受到广泛关注。但循环稳定性差等问题一直制约着锰基电池的发展。该团队提出的锰基电对以Mn(Ac)2作为活性物质,由于Ac-的配位作用,在充电过程中,Mn(Ac)2通过氧化反应以MnO2的形式沉积在电极上,在放电过程中溶解为Mn(Ac)2;与其它锰盐(MnSO4或MnCl2)部分或者全部生成Mn3+的机理完全不同,该反应可以完全避免Mn3+的歧化副反应问题,从而大大提高了电对的稳定性和可逆性。

  上述MnO2/Mn2+反应实现的根本原因在于Mn(Ac)2生成MnO2的过程中伴随生成HAc,而HAc的吉布斯自由能远低于游离H+(MnSO4或MnCl2在电化学反应过程中生成H+),从而整体降低了该反应的电位,避免了Mn2+/Mn3+反应的发生。另外,与常见的锌离子电池的嵌入/脱出机理相比,溶解/沉积反应有效避免了正极在充放电过程中所发生的相变和结构坍塌等问题,从而大大提高了正极的稳定性。组装的中性锌锰液流电池测试结果表明,MnO2可以均匀地沉积在正极的碳纤维上,其面积容量可达20mAh/cm2,这是目前报道的最大值,并且MnO2在放电的过程中可以完全溶解,电化学反应的可逆性很高。与传统的碱性锌锰体系相比,中性电解液体系没有腐蚀性,并且还能有效地避免负极锌枝晶的问题。在电流密度40mA/cm2下,锌锰液流电池可以稳定地运行超过400次循环,并且库伦效率可达99%,能量效率可达78%。

  相关研究成果发表于《能源环境科学》上,以上工作得到国家自然科学基金、中科院STS项目等支持。

  近日,中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部(DNL17)研究员李先锋、张华民团队开发出一种基于双电子转移、沉积-溶解型反应的锰基正极电对,并将上述电对应用于中性锌锰液流电池当中,大幅提高了电池的可靠性。该工作为开发新一代二次锰基电池提供了新思路。

  锰基电池因资源储量丰富、成本低廉以及环境友好等优势受到广泛关注。但循环稳定性差等问题一直制约着锰基电池的发展。该团队提出的锰基电对以Mn(Ac)2作为活性物质,由于Ac-的配位作用,在充电过程中,Mn(Ac)2通过氧化反应以MnO2的形式沉积在电极上,在放电过程中溶解为Mn(Ac)2;与其它锰盐(MnSO4或MnCl2)部分或者全部生成Mn3+的机理完全不同,该反应可以完全避免Mn3+的歧化副反应问题,从而大大提高了电对的稳定性和可逆性。

  上述MnO2/Mn2+反应实现的根本原因在于Mn(Ac)2生成MnO2的过程中伴随生成HAc,而HAc的吉布斯自由能远低于游离H+(MnSO4或MnCl2在电化学反应过程中生成H+),从而整体降低了该反应的电位,避免了Mn2+/Mn3+反应的发生。另外,与常见的锌离子电池的嵌入/脱出机理相比,溶解/沉积反应有效避免了正极在充放电过程中所发生的相变和结构坍塌等问题,从而大大提高了正极的稳定性。组装的中性锌锰液流电池测试结果表明,MnO2可以均匀地沉积在正极的碳纤维上,其面积容量可达20mAh/cm2,这是目前报道的最大值,并且MnO2在放电的过程中可以完全溶解,电化学反应的可逆性很高。与传统的碱性锌锰体系相比,中性电解液体系没有腐蚀性,并且还能有效地避免负极锌枝晶的问题。在电流密度40mA/cm2下,锌锰液流电池可以稳定地运行超过400次循环,并且库伦效率可达99%,能量效率可达78%。

  相关研究成果发表于《能源环境科学》上,以上工作得到国家自然科学基金、中科院STS项目等支持。