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2024-04-28 11:18:49

水系锌离子电池中的可逆氧氧化还原化学

可充电水系锌离子电池(ZIB)由于其低成本和高安全性成为有前景的能量存储装置,但其能量存储机制很复杂并且没有很好地建立。最近的ZIB能量储存机制通常取决于阳离子氧化还原。由于正极和电解质的限制,仍未观察到阴离子氧化还原。
诱因:在氧化钒和钒酸盐中,只有VxOy多面体具有丰富的V-O共价。与V-O共价相比,P-O共价显示出较弱的键合能。因此,如果将P-O共价引入VxOy多面体层,VxOy多面体中的氧电子密度将会增加,从而能够提高氧的活性,实现氧氧化还原。
南开大学牛志强课题组开发了基于层状VOPO4正极和盐水电解质的高度可逆水性ZIB。这种电池在高压区域显示出可逆的氧氧化还原。氧氧化不仅提供~27%的额外容量,而且还将平均工作电压增加到~1.56V,能量密度增加~36%。此外,氧氧化还促进VOPO4在充电/放电过程中的可逆晶体结构演变,从而导致增强的倍率和循环性能。
祝贺南开大学诞辰100周年
Fang Wan, Yan Zhang, Linlin Zhang, Daobin Liu, Changda Wang, Li Song, Zhiqiang Niu, Jun Chen, Reversible Oxygen Redox Chemistry in Aqueous Zinc‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902679
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902679

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