传统的水系电池在温度低于零的条件下,由于电解质的冻结,常常会出现严重的容量衰减。为了在极端寒冷的气候条件下实现水系电池的应用,开发低温水系电池技术至关重要。
有鉴于此,南开大学牛志强研究员报道了研制了一种基于抗冻H2SO4电解液中四氯对苯醌/氧化石墨烯(PCHL-rGO)的铅-醌电池。
文章要点
1)研究发现,Pb/PCHL-rGO电池采用可逆的H+配位/不配位反应,而不是传统的离子插入/提取机理,这有利于实现快速反应动力学。此外,酸性电解液中的SO42-通过氢键与水分子形成很强的相互作用,破坏了水分子间的氢键,即使在-70 °C也能显著降低电解液的凝固点,保证其高的离子电导率。
2)实验结果表明,在-70 °C下,Pb/PCHL-rGO电池在0.1 A g-1时的放电容量可达87 mA h g−1,循环稳定性良好,循环500次后容量保持率高达97%。
这项工作为超低温水系电池的设计提供了一条途径,拓展了水系电池在极端寒冷环境中的应用。
参考文献
Fang Yue, et al, Ultralow Temperature Aqueous Battery with Proton Chemistry, Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202103722
https://doi.org/10.1002/anie.202103722