Angew:用于超快锂和多价金属电池的通用有机正极

本文摘要:【章节】自1991年第一次商业化以来,由于其低能量密度,锂离子电池(LIBs)仍然主导着当前的能源储存格局。然而,众多安全事件,受限的资源供应(锂,钴)和低成本或许容许了汽车市场和相同储能系统的大规模利用。 将可再生能源(如太阳能和风能)产生的间歇性发电构建到电网中的市场需求日益减少,这必须对环境友好/安全性,具备成本效益且循环寿命长的锂离子电池。

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【章节】自1991年第一次商业化以来,由于其低能量密度,锂离子电池(LIBs)仍然主导着当前的能源储存格局。然而,众多安全事件,受限的资源供应(锂,钴)和低成本或许容许了汽车市场和相同储能系统的大规模利用。

将可再生能源(如太阳能和风能)产生的间歇性发电构建到电网中的市场需求日益减少,这必须对环境友好/安全性,具备成本效益且循环寿命长的锂离子电池。在锂离子电池以外的电池化学中,镁金属电池(MMBs)和铝金属电池(AMBs)未来将会用作大规模能量存储,因为镁和铝金属不仅非常丰富且安全性,而且还通过多电子水解还原成彰显能量。然而,它们的商业化受到负极功率密度和循环寿命较好的后遗症。

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【成果概述】近日,马里兰大学王春生(通讯作者)团队报导了一种标准化聚酰亚胺@CNT(PI@CNT)负极,可以以很慢的速度共轭地存储有所不同价态的各种阳离子(Li+,Mg2+,Al3+)。团队系统研究了PI@CNT的离子配位电荷储存机制。

用于PI@CNT负极和适当金属负极的全电池具备较长的循环寿命(>10000次循环),较慢动力学(>20°C)和长工作温度范围(-40°C至50°C),使聚酰亚胺将沦为有所不同多价金属电池的标准化负极。平稳的离子协商机制为研发高能量和高功率的多价电池关上了新的思路。涉及成果以为题“AUniversalOrganicCathodeforUltrafastLi‐andMultivalentMetalBatteries”公开发表在了Angew上。

【图文简介】图1制备示意图(a)PI@CNT制备的示意图(b)制备的PI@CNT的FTIR光谱(c-f)PI/CNT复合材料的TEM图像(c,d,e)和HRTEM图像(f)图2动力学和定量机理分析(a)用于峰值电流和扫瞄速率之间的关系确认b值(b-d)对于有所不同价电池:(b)LIBs;(c)MMBs;(d)AMBs,电容(红色区域)和扩散控制对于PI/CNT复合材料的电荷储存的贡献图3性能评价(a)从Li-PI和Mg-PI系统的量子化学(QC)计算出来取得的还原成电位和适当的络合物(b)应用于MBBs为50个LED灯泡供电【小结】该工作有机聚合物解决问题了用于无机结晶负极材料的多价电池化学品的相当严重动力学和成本问题。目前的工作为设计高功率和宽循环寿命的多价可充电电池获取了新的机会。

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