添加剂对干荷电式锌空气电池锌电极电性能的影响

1.引言 锌空气电池具有容量大、比能量高、成本低、放电电压平稳等优点,是一种具有巨大市场前景的化学电源.目前锌空气电池大多使用多孔气体扩散电极作为正极,传统锌膏作为负极,因而都存在着自放电率高、电解液碳酸化、失水或者吸潮、爬碱漏夜等技术难题[1].这些技术难题制约着锌空气电池的实用化和发展.     

添加剂对干荷电式锌空气电池锌电极电性能的影响

1．引言 锌空气电池具有容量大、比能量高、成本低、放电电压平稳等优点，是一种具有巨大市场前景的化学电源。目前锌空气电池大多使用多孔气体扩散电极作为正极，传统锌膏作为负极，因而都存在着自放电率高、电解液碳酸化、失水或者吸潮、爬碱漏夜等技术难题。这些技术难题制约着锌空气电池的实用化和发展。而实际使用前才加电解液的干荷电式锌空气电池可有望解决上述难题。     

可充电锌–空气电池电极的研究进展

可充电锌–空气电池具有安全性高、能量密度大和成本低等优点,被认为是最有前途的下一代储能电池之一,可用于超大规模的储能、电动汽车和其他消费电子产品等.然而,锌电极在反应过程中会发生钝化、枝晶、析氢,以及空气电极中氧化还原动力学缓慢等问题,这严重影响了锌–空气电池的性能.本文首先介绍了锌–空气电池的结构和工作原理;其次分别探讨了锌–空气电池的阳极和阴极的工作过程中出现的问题及解决措施;最后讨论了锌–空气电池在未来所面临的发展前景与挑战.     

离子液体在金属-空气电池中的应用研究进展

金属-空气电池能量密度大、成本低、无污染、可循环利用,是新能源汽车领域技术发展的重要方向.离子液体具有高的热稳定性、宽的电化学窗口、可以忽略的蒸气压、易于循环利用、无毒等优点,成为金属-空气电池研究中崭新的液体介质.将离子液体作为电解液应用于金属-空气电池体系,有望解决传统溶液体系存在的能量转化效率低、电解液干涸等技术难题,是一种极具研究价值的绿色新工艺.常见的金属负极有锂、锌、镁、铝、钠和硅.本文综述了离子液体作为电解液在这6种金属-空气电池中的应用研究进展和面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望.     

水系锌离子二次电池锌负极的研究进展

锌离子二次电池具有优异的充放电性能、高功率密度和能量密度、低成本、高安全性和环境友好的特点,极具发展前景。金属锌,因优异的导电性、低的平衡电势、高的理论比容量和低成本等因素,是水系二次电池中理想的负极材料,然而也存在着枝晶生长、腐蚀和钝化等问题,限制了锌离子二次电池的可逆容量和循环寿命,通过优化调节锌负极的形貌与表面修饰等方法可以提高电池性能。本文综述了水系锌离子二次电池负极材料的研究进展,涵盖了金属锌负极、复合锌负极和锌合金,且展望了锌负极的发展前景。     

锌-空气电池双功能催化剂研究进展

锌-空气电池因其拥有理想的能量密度和功率密度,并有望在能源转化与储存领域的广泛应用,引起国内外研究者的高度关注. 其中,空气电极作为氧催化反应的核心区域,更是整个锌-空气电池研究的重点. 近年来,非贵金属双功能催化剂及其电极以其高活性、低成本以及种类丰富等特点取得了较多的研究成果. 本文综述了非贵金属氧化物催化剂、碳基催化剂、碳载过渡金属化合物复合材料以及自支撑电极在锌-空气电池中的反应机制和研究进展,提出了高效双功能催化剂的构建策略,并对双功能催化剂/电极的发展趋势进行了展望.     

柔性锌-空气电池进展与展望

近年来,人们越来越关注柔性可穿戴电子设备。柔性锌-空气电池由于有较高的理论能量密度以及对像人体一样不均匀表面的适应能力,有望成为下一代电子产品的电源。在柔性锌-空气电池研究领域,人们已经取得了较好的研究进展,各种柔性锌-空气电池的制备方法已被报道。本文阐述了近年来柔性锌-空气电池的主要成就以及面临的困难,特别是关注凝胶电解质、金属阳极以及柔性空气阴极对柔性锌-空气电池电化学性能的影响,最后讨论了柔性锌-空气电池面临的主要挑战与发展前景。     

铈锌液流电池的研究进展

铈锌氧化还原液流电池与其它液流电池相比,具有电压高、原材料资源丰富和价格便宜等优点,在储能方面具有很大的应用发展潜力。 本文总结了铈锌液流电池的研究进展,特别是对电解液的发展进行了重点总结,并指出了今后铈锌液流电池研究的发展方向。     

锌负极材料锌酸钙的晶体形貌和物化性质研究

0引言 碱性可充锌基电池因其具有能量密度高、无环境污染而引起人们的广泛重视.上世纪70年代掀起了二次锌电极研究的热潮.但电极材料的形变、枝晶等问题依旧影响了锌电极的开发利用.     

锌空气电池中空气电极摆放方式的研究

从改变空气电极的摆放方式的角度研究了改善锌空气电池放电性能的方法.通过对比相同的空气电极在同样的锌空气电池系统中采用不同摆放方式后产生的不同的放电特性,分析了空气电极的摆放方式对电极性能的影响.提出采用立式的电极摆放方式,以改善电极和电池性能及效率.     

中性或弱酸性体系下锌基水系电池负极材料研究进展

锌具有原料丰富、质量轻便、金属导电性与延展性好以及理论比容量高等优势,可以作为绿色可充电电池的理想电极材料。其中,以中性或弱酸性水溶液为电解质、锌为负极的锌基水系电池具有安全性高、电池材料廉价无毒、制备工艺简单、环境友好等特点,在储能和动力电池领域具有极高的应用价值和发展前景。但电池充放电过程中伴随的锌枝晶、析氢、腐蚀、钝化等问题限制了其实际应用。本文综述了锌基水系电池负极存在的问题及当前的解决策略,并对其负极研究发展方向进行了展望。     

水系锌离子电池研究进展和挑战

水系锌离子电池(AZIBs)作为一种新兴电池储能技术,具有安全性高、价格低廉、能量密度高、环境友好、易制造等优点,在大规模储能等领域具有良好的应用价值和前景,近年引起了人们的广泛关注且发展迅速.作者从目前AZIBs存在的科学问题出发,综述了AZIBs在正负极材料及电解液方面取得的重要进展,对己开发的多种正极材料的特点及...     

水系锌离子电池钒基氧化物正极材料研究进展

近年来,钒基氧化物因为种类众多、理论比容量高和倍率性能优异等优点,被认为是一类具有潜在应用价值的水系锌离子电池正极材料。本文综述了V2O5、VO2等钒基氧化物材料的结构特点及其作为水系锌离子电池正极材料的最近研究进展。重点概述了当前钒基氧化物在锌离子电池中所面临的关键问题以及应对策略;最后,对钒基氧化物储锌材料的发展方向进行了展望。     

圆柱型锌空气电池研究

锌空电池具有高比能量和低价格的优势 ,受到人们普遍关注 .然而目前锌空电池的结构方式 ,只有方形和扣式 ,其应用领域受到一定限制 .本文报道了一种设计新颖的圆柱型锌空电池 .并在不同实验条件下 ,对电池性能进行了测试 .结果表明AA和AAA型电池在常温以 40mA电流放电时 ,容量分别达到 40 0 0mAh和 1 40 0mAh ,比能量达到 2 80Wh/kg ,并具有优良的综合电性能 .     

高效的尖晶石铁钴氧/氮掺杂有序介孔碳催化剂应用于可充电锌-空气电池

以电催化为核心的新能源储存和转换技术为缓解能源与环境问题提供了有效手段.可充电锌空气电池因其理论能量密度(1086 Wh·kg–1)高、成本效益显著、安全系数高、环境友好及放电平稳等优点被认为是一种具有前景的能源存储/转换装置,有望在新能源汽车、便携式电源等领域广泛应用.氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)是锌-空气电池中的核心反应,目前,虽然贵金属催化剂对上述反应表现出一定的电催化活性,但由于其稀缺性、高昂价格和低稳定性因素严重阻碍了它们在锌-空气电池中的广泛应用.而非贵金属催化剂所面临的瓶颈在于ORR/OER反应动力学缓慢,导致其在实际应用过程中存在电压效率低和催化剂腐蚀等问题.因此,为了推进锌-空气电池商业化进程,研制低成本、高效、稳定的非贵金属催化剂迫在眉睫.本文通过一步法将双金属前驱体嵌入氮掺杂有序介孔碳(NOMC)中,合成了具有尖晶石型铁钴氧化物的高性能非贵金属电催化剂(FexCo/NOMC,x代表铁钴的摩尔比).实验结果表明,在x=0.5时,所制备的催化剂具有最佳的催化活性,与商业贵金属催化剂相比,该催化剂展现更优的电催化活性和稳定性.电化学测试结果表明,其ORR的半波电位为0.89 V(vs.RHE),当OER电流密度为10 mA·cm–1时,过电势仅为0.31 V,且电流-时间曲线测试结果表明催化剂表现出较好的稳定性.通过X射线光电子能谱(XPS)、穆斯堡尔谱(M?ssbauer)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)等表征手段对电催化剂的物化性质进行表征,结果表明该材料优异的氧电催化性能归因于双金属氧化物的电子调控作用、NOMC的介孔结构、高导电性和高比表面积,其ORR与OER的催化活性位点分别是氮活化的碳(N-C)和双金属氧化物.以优化的Fe0.5Co/NOMC为正极组装可充电锌-空气电池,该电池在空气环境下展现出优良的充放电性能,其在电流密度为100 mA·cm–2条件下操作时能量密度达到820 Wh·kg–1,在1.0 V时功率密度达到153 mW·cm–2,它还表现出较好的稳定性,经过144 h的循环实验,活性没有明显下降.本文不仅制备了一种有前景的尖晶石型氧化物碳基氧电催化材料,还为高效氧电催化剂的合理开发与构筑提供了一条新的思路.     

水系锌离子电池负极集流体关键问题及设计策略

水系锌离子电池具有成本低廉、环境友好、安全、能量密度较高等特点,有望应用于大规模电化学储能装置.然而,目前使用的商业化锌箔负极相对正极活性材料大大过量,显著降低了电池的能量密度,且存在严重的穿孔和极耳脱落等问题.使用集流体负载锌作为负极可有效提高放电深度,同时避免电极穿孔失效.但是,集流体界面易产生锌枝晶与副反应,严重影响电池的循环寿命.本综述首先分析了锌枝晶与副反应的产生原因及其对锌负极电化学性能的影响,并从集流体材料成分选择与结构构建两方面总结了锌负极集流体的设计思路,包括选择亲锌性材料、设计择优取向基底与构建三维集流体结构.设计合适的集流体可有效调控锌金属的沉积与剥离行为,从而推进水系锌离子电池的实用化.     

富含吡啶氮-钴活性位点的三维多级大/介孔石墨烯作为高效可逆氧电催化剂用于可充电锌-空气电池

随着能源危机的日益严峻,能源的储存和转换越来越受到人们的重视.目前人们加以开发和利用的清洁能源主要包括太阳能、风能、氢能、地热能以及电化学能等.其中,燃料电池和金属-空气电池等作为电化学器件为电化学能的开发及可持续利用提供了条件.特别是金属-空气电池以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、铁等作负极,以空气中的氧或纯氧作正极...     

水系锌离子电池锌负极保护策略

水系锌离子电池采用金属锌作为负极材料,具有绿色环保、安全等优势,有望用于大规模储能。锌金属的储量比锂更加丰富,也更容易开采与提纯。同时,锌具有较低的氧化还原电位(-0.76V vs SHE)和较高的理论比容量(820 mAh·g^-1)和体积容量密度(5 854 mAh·cm^-3)。由于充放电过程中存在锌枝晶和不可逆副产物(如H₂、ZnO、Zn₄(OH)₆SO₄)等问题,造成锌负极的库仑效率较低,严重缩短了电池的循环寿命,限制了其实际应用。本文针对锌负极在实际应用中遇到的困难与瓶颈,从微观层面分析了锌负极沉积/溶解的动力学与热力学机理,并从锌电极表面改性、锌片内部结构优化、电解液改性和新型隔膜等方面,介绍了锌负极保护的各种策略,并通过具体实例,分析了其制备方法和改性机理以及最终对电池性能的改善效果,为实用高效的锌负极保护方法提供了思路。最后,文章讨论了锌负极在商业化过程中面临的机遇和挑战,并对未来的研究前景和热点进行了展望。     

电解液流速对锌镍单液流电池性能的影响

通过电化学测试、 扫描电子显微镜观察和X射线衍射分析研究了电解液流速、 电流密度和锌沉积面容量三者关系及对锌镍单液流电池充放电性能和负极锌沉积形貌的影响. 结果表明, 锌沉积面容量是影响锌镍单液流电池充放电效率和负极锌沉积形貌的最主要因素, 电解液流速不宜过高或过低. 随着锌沉积面容量的增大, 电池的充放电效率和循环稳定性对电流密度的变化更为敏感, 适宜的电解液流速范围变窄. 锌沉积面容量在25 mA·h/cm²以上, 锌沉积皆呈海绵状. 在较低锌沉积面容量下, 电解液流速也较低时, 海绵锌沉积较为均匀致密. 而在高的锌沉积面容量下, 海绵状锌沉积的团簇和颗粒变大, 不均匀性加重, 仅在适中的电解液流速(7.1 L/min)下, 锌沉积部分致密规整, 电池具有较好的充放电性能.     

锌多面体微球制备及其在碱性锌锰电池中的应用

应用加热蒸发高纯锌粉气相传输法,制备锌多面体微球.产物的结构和形貌经XRD、SEM等测试表征,结果表明与该产物为结晶度较好的直径2~3μm的多面体微球.分别以所制锌微球或市售熔融锌作负极,γ-MnO2纳米线为正极,组装AA型碱性锌锰电池.电化学测试表明以锌微球为负极的碱性锌锰电池能显著提高其放电性能,100 mA下的放电容量达到3.14 Ah,显示出它在高能化学电源领域的应用前景.