Sn是一种极具潜力的水系电池金属阳极,每个原子可提供多达四个电子的氧化还原过程(903 mAh g−1Sn)。然而,由于对机理的理解有限,实际利用四电子Sn(OH)62−/Sn的可逆性仍极具挑战性。近日,斯坦福大学Wang Jianbo、加利福尼亚大学J. Tyler Mefford揭示了一种动力学不对称的氧化还原途径,其涉及连续的四电子电镀和通过Sn(OH)3−中间体的逐步2+2电子剥离。
本文要点:
1) Sn(OH)3−交叉诱导了可逆自放电,降低了库仑效率,但不影响循环性能,这一点在四电子Sn-Ni全电池中得到了证明,这些电池能够维持>800小时的稳定循环。
2) 通过调整隔膜的离子选择性以抑制Sn(OH)3−的交叉,同时允许OH−的传输,作者进一步实现了高Sn利用率(67%)和高能量密度(143.1 Wh L−1)。该研究为工程可逆多电子金属阳极的权衡提供了重要指导,并为锡基水系电池的实际能量密度定义了新基准。
Jianbo Wang et.al A reversible four-electron Sn metal aqueous battery Joule 2024
DOI: 10.1016/j.joule.2024.09.002
https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.09.002