可充电水系碱性电池(AABs)在可再生能源储存和利用方面具有广阔的前景,然而负极材料的较差的性能严重阻碍的AABs的实际应用。
近日,中山大学卢锡洪教授报道了通过构建功能性富氧界面,进而实现了AABs中Sb金属负极在碳衬底(CS)上的高度可逆的剥离/电镀化学。
文章要点
1)研究发现,含氧官能团通过两种方式促进SbO2−离子在碳表面的扩散和沉积行为:i)通过激活氢键的形成促进SbO2−离子在界面上的吸附;ii)通过降低负极上的成核过电位来降低Sb的沉积电阻。得益于这两个优点,潜在的副反应得到了很大程度的抑制,并且在功能化的碳衬底(FCS)上实现了高度可逆的Sb沉积/溶解。
2)实验结果表明,Sb/FCS负极具有627.1 mA h g−1的高比容量(95.0%的放电深度,DOD)、优异的库伦效率(CE,95.9%)和循环稳定性(1000次循环后,92.4%的CE)。当与磷化的NiCo2O4(P-NiCo2O4)正极结合时,AAB器件具有高能量密度(8.2 mW h cm-3)、优异的功率密度(0.4W·cm-3)以及稳定性(1000次循环中98.1%的容量保持率)的电化学性能,优于最近报道的AABs。
参考文献
Zhang, H., Liu, Q., Zheng, D. et al. Oxygen-rich interface enables reversible stibium stripping/plating chemistry in aqueous alkaline batteries. Nat Commun 12, 14 (2021).
DOI:10.1038/s41467-020-20170-8
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20170-8