| 近日,東北大學李犁教授團隊在水系質子電池電解液研究方面取得重要進展。該團隊提出了一種可實現層間插入的電解液,實現了水系質子電池的穩定運行。相關成果發表在《德國應用化學》上。水性電池由于其不易燃、環保和低成本的優點而廣受關注。其中,質子電池具有離子尺寸小、摩爾質量低、質子擴散速率快的特點,賦予電極材料高的離子電導率和快速的反應動力學。傳統電解質中容易出現析氫反應等副反應,限制了電池的電位窗口,同時對電極會產生腐蝕,導致電極材料結構坍塌,嚴重影響電池的穩定性。設計能夠實現電極材料長期循環的電解質是質子電池發展的一項挑戰。團隊基于典型的硫酸水溶液體系設計了一種混合電解液(LIE),引入了磷酸三甲酯(TMP)來構建復雜的氫鍵網絡,以實現電解液中自由水的固定,減少對電極的腐蝕。通過研究發現,LIE體系下三氧化鉬負極在充放電過程中層間距發生了較大的變化,這一現象表明在充放電過程中TMP可以在三氧化鉬負極中實現層間的插入和脫出,這有利于拓寬質子的傳輸通道。同時,電極在放電態時更多的低價態產物表明產生了更多的電荷存儲。在水系質子電池之外,TMP體系在其他水系離子電池中也表現出良好的性能提升效果。該工作對水系離子電池電解液的設計提供了新的見解,并為實現穩定運行的水系電池提供了新的解決方案。相關論文信息:https://doi.org/10.1002/ange.202409871 版權聲明:凡本網注明“來源:中國科學報、科學網、科學新聞雜志”的所有作品,網站轉載,請在正文上方注明來源和作者,且不得對內容作實質性改動;微信公眾號、頭條號等新媒體平臺,轉載請聯系授權。郵箱:shouquan@stimes.cn。 |
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