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論文作者信息

第一作者：Mi Xu

通訊作者：陳忠偉，竇浩楨?

通訊單位：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所

陳忠偉，男，1975年生于浙江省。研究員、博士生導(dǎo)師，加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士，國(guó)際電化學(xué)能源科學(xué)院（IAOEES）副主席?，F(xiàn)任能源催化轉(zhuǎn)化全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所動(dòng)力電池與系統(tǒng)研究部部長(zhǎng)。

論文速覽

柔性鋅空氣電池是下一代智能可穿戴電子產(chǎn)品的主要電源。然而，由于缺乏可靠的固態(tài)電解質(zhì)(SSEs)，柔性鋅空氣電池存在高腐蝕性的安全風(fēng)險(xiǎn)和有限的壽命。

本論文提出了一種新型的單陰離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)(SSE)，用于提高柔性鋅空氣電池的性能。

該SSE通過(guò)將高效無(wú)定形雙陽(yáng)離子離子體嵌入到由功能性碳納米管和聚丙烯酰胺聚合物構(gòu)成的混合基質(zhì)中制備而成。所制備的SSE具有雙重滲透的離子體-聚合物網(wǎng)絡(luò)和層級(jí)離子通道，這些特性使其具備了1200%的高拉伸性、良好的水分吸收和保持能力，以及高達(dá)245 mS·cm^-1的超離子導(dǎo)電性，并且對(duì)鋅陽(yáng)極的可逆性表現(xiàn)出良好的支持。

引人注目的是，使用這種SSE的柔性固態(tài)鋅空氣電池展現(xiàn)出高達(dá)764 mAh·g^-1的高比容量和152 mW·cm^-2的峰值功率密度，并且能夠在1050個(gè)循環(huán)（350小時(shí)）內(nèi)保持卓越的循環(huán)穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為OH-導(dǎo)體提供了新的范例，并擴(kuò)展了OH-導(dǎo)體的定義和范圍。

圖文導(dǎo)讀

圖1：仿生植物根系和血液循環(huán)系統(tǒng)中的層級(jí)運(yùn)輸高速公路，并將其應(yīng)用于SSEs的層級(jí)離子通道設(shè)計(jì)。

圖2：碳納米管(CNTs)和功能化碳納米管(FCNTs)的形態(tài)特征，以及SSEs的微觀結(jié)構(gòu)。

圖3：SSEs的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進(jìn)行了表征。

圖4：SSEs的機(jī)械性能，鋅陽(yáng)極在不同電解質(zhì)中的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖5：OH-和水分子在離子通道中的組裝和擴(kuò)散過(guò)程。

圖6：使用SSEs組裝的柔性固態(tài)鋅空氣電池的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望

本研究成功開(kāi)發(fā)了一種新型的單陰離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)，該電解質(zhì)通過(guò)創(chuàng)新的層級(jí)離子通道設(shè)計(jì)，顯著提高了柔性鋅空氣電池的性能。

SSEs的高離子導(dǎo)電性、良好的機(jī)械柔韌性和優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，為下一代智能可穿戴電子設(shè)備的電源提供了有力支持。此外，本研究還為OH-導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了新的視角，有望推動(dòng)固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)展。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Single-Anion Conductive Solid-State Electrolytes with Hierarchical Ionic Highways for Flexible Zinc-Air Battery

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202407380

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，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/2024/06/19/6810d25cc2/

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