2020-07-30
加拿大工程院陈璞院士团队:电极微皮肤限域Mn2+用于高容量水系电池
在水系可充电锌-二氧化锰电池(ZMBs)中,存在一些不可逆的副反应,如Mn2+溶解等,经常导致电池容量在循环过程中衰减。这些副反应对电池的容量和循环性能起着至关重要的作用。近日,加拿大工程院陈璞院士团队在Adv. Energy Mater.期刊上发表了题为Mn2+Ions Confined by Electrode Microskin for Aqueous Battery beyond Intercalation Capacity的研究论文,本文报道了一种由胶原水解物组成的仿生电极微皮肤(EMS),将不可逆副反应转化为可逆反应。提出的EMS通过范德华力、氢键和/或离子相互作用有效地吸附和混合正极周围的Mn2+离子,使充放电过程中MnO2/Mn2+反应可逆。这种Mn2+溶解反应具有超高的理论容量(617 mAh g-1),在低扫描速率下贡献了大量的容量,占总容量的44%。在此基础上,采用EMS组装的ZMBs在20mA g-1的条件下,实现了前所未有的415 mAh g-1的放电容量,克服了Zn2+插层机理的理论容量(308 mAh g-1)极限。更重要的是,在所有的EMS改性的α-,