鋰資源儲(chǔ)量有限且分布不均,促使基于儲(chǔ)量豐富的非鋰堿(土)金屬離子的新型儲(chǔ)能器件的研究逐步發(fā)展。水系電解液的高安全性、低成本,以及鋅具有環(huán)境友好、與水溶液良好的兼容性、高的理論比容量等優(yōu)點(diǎn),開發(fā)水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件受到關(guān)注。然而,由于活性碳正極材料的比容量較低,限制了水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件的發(fā)展。
研究人員考慮到活性碳材料儲(chǔ)存離子的能力依賴于其多孔結(jié)構(gòu),提出一種原位兩步活化策略,設(shè)計(jì)一種具有合理微孔/介孔孔徑分布的分級(jí)多孔碳材料(HPAC)。該策略一方面有效控制了孔結(jié)構(gòu)及孔徑分布,另一方面增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,且具有超高的比表面積,與鋅負(fù)極組裝成的水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件表現(xiàn)出高比容量(231 mAh g-1@0.5A g-1)、優(yōu)異的倍率性能(119 mAh g-1@20 A g-1)以及長(zhǎng)循環(huán)壽命(18000次循環(huán)容量保持率~70%)。該研究對(duì)開發(fā)環(huán)境友好、低成本以及高安全的儲(chǔ)能器件具有借鑒意義。
研究工作受到廣東省重點(diǎn)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省、深圳市等的資助。
水系鋅離子雜化儲(chǔ)能器件工作原理示意圖(a)以及對(duì)應(yīng)充放電曲線(b),充放電過程中的原位Raman譜(c),與其他雜化儲(chǔ)能器件的倍率性能對(duì)比(d),與其他水系鋅離子儲(chǔ)能器件的性能對(duì)比(e)
原標(biāo)題:深圳先進(jìn)院等在水系鋅離子儲(chǔ)能器件研究中獲進(jìn)展