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支春義、劉瑋書、姚振鵬Mater. Today：穩(wěn)定的鉍銻合金正極實(shí)現(xiàn)高性能鋅電池

盡管已經(jīng)報(bào)道了大量用于水系鋅電池的嵌入正極材料，但有限的嵌入容量阻礙了實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。

香港城市大學(xué)支春義、南方科技大學(xué)劉瑋書、上海交通大學(xué)姚振鵬等開(kāi)發(fā)了一種基于BiSb合金（Bi_0.5Sb_0.5）的高性能水系鋅電池，其使用高濃度強(qiáng)堿性聚電解質(zhì)。

圖1 材料結(jié)構(gòu)及形貌表征

結(jié)合原位X射線衍射（XRD）、拉曼光譜和X射線光電子能譜（XPS）表征，以及密度泛函理論計(jì)算，作者證明了該材料的轉(zhuǎn)化溶解/沉積電化學(xué)機(jī)制（BiSb? Bi+SbO₂^? ? Bi+SbO₃^? ? Bi₂O₃）。

BiSb正極實(shí)現(xiàn)了0.3 A g^?1時(shí)512 mAh g^?1的大容量、20 A g^?1時(shí)90 mAh g^?1的優(yōu)越倍率能力和穩(wěn)定的長(zhǎng)期循環(huán)性（在0.5 A g^?1下循環(huán)600次后保持184 mAh g^?1的容量；在1 A g^?1下循環(huán)1300次后保持130 mAh g^?1的容量）。

圖2 基于準(zhǔn)固態(tài)PANa水凝膠電解質(zhì)的BiSb合金的電化學(xué)性能

值得注意的是，即使在低至?10及?20°C時(shí)，在1 A g^?1下其仍能分別提供210和197 mAh g^?1?的容量。此外，制備的軟包Zn/BiSb電池在0.3 A g^?1時(shí)可提供303 Wh kg^?1的高能量密度。

當(dāng)與高濃度聚電解液結(jié)合時(shí)，Zn/BiSb電池在寬溫度范圍內(nèi)(?40至40°C）表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。該研究表明，金屬正極以其獨(dú)特的機(jī)理有望實(shí)現(xiàn)鋅電池的高性能，其中合金是穩(wěn)定金屬電極循環(huán)的有效途徑。

圖3 Zn/BiSb電池的轉(zhuǎn)換溶解/沉積化學(xué)

Stable bismuth-antimony alloy cathode with a conversion-dissolution/deposition mechanism for high-performance zinc batteries. Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.09.023

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/bfb9742e5c/

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