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麥立強(qiáng)/安琴友AEM：用于高度穩(wěn)定和超快儲(chǔ)能的液相誘導(dǎo)固溶相機(jī)制

相變引起晶格參數(shù)的較大變化，從而對(duì)電極材料的電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)生負(fù)面影響。相比之下，固溶相儲(chǔ)能機(jī)制可以確保結(jié)構(gòu)的收縮/膨脹較小，因此電極材料具有更好的循環(huán)性和快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

在此，武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、安琴友研究員等人系統(tǒng)地研究了K_2.55Zn_3.08[Fe(CN)₆]₂·0.28H₂O (KZnHCF) 電極材料在不同電解液中的電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)制。原位XRD分析表明，在低K⁺濃度的電解液中存在混合儲(chǔ)能機(jī)制（固溶體和兩相儲(chǔ)能機(jī)制），而在5.0 M KCF₃SO₃電解液和3.0 M KCF₃SO₃+2.0 M Zn(CF₃SO₃)₂混合電解液（同時(shí)含有KCF₃SO₃和Zn(CF₃SO₃)₂）中只存在固溶相儲(chǔ)能機(jī)制。

原位衰減全反射傅里葉變換紅外線 (ATR-FTIR) 探測(cè)表明KZnHCF在離子嵌入/提取過程中存在化學(xué)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，這可能是由兩相轉(zhuǎn)變引起的。此外，由于對(duì)混合電解液中結(jié)構(gòu)退化的更強(qiáng)抑制，KZnHCF的循環(huán)穩(wěn)定性得到了極大的提高。

圖1. 相和化學(xué)結(jié)構(gòu)演變的原位XRD表征

因此，KZnHCF正極在 20 A g^-1下實(shí)現(xiàn)了高倍率性能（所有電流密度均基于正極活性材料的質(zhì)量設(shè)置），容量保持率為66.6%，10000次循環(huán)后容量保留率為 93.7%。構(gòu)建的KZnHCF//Zn全電池顯示出1.82 V的高放電平臺(tái)，2000次的長(zhǎng)循環(huán)性能和89.0% 的容量保持率，以及10 A g^-1時(shí)85.5% 的容量保持率。

此外，軟包電池可以提供超過3.60 mAh的高容量，對(duì)應(yīng)于 0.207 mAh cm^-2的面積容量。因此，這種液相誘導(dǎo)固溶相機(jī)制為抑制離子存儲(chǔ)中的兩相轉(zhuǎn)變過程提供了一種有效的替代方法，以實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的能量存儲(chǔ)。

圖2. KZnHCF//Zn紐扣/軟包電池的組裝和電化學(xué)性能

Liquid Phase-Induced Solid Solution Phase Mechanisms for Highly Stable and Ultrafast Energy Storage, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102342

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