面包芯语

快速调控在半导体基底上的锌沉积实现高性能水系锌电池

锂电联盟会长 2022-10-05 22:06
入门级示波器多少钱合适？ 精密双向电流传感放大器，提供精准测量
点击左上角“锂电联盟会长”，即可关注！
近日，安徽大学张朝峰教授课题组等人在Advanced Functional Materials上发表重要文章，论文题为“Fast and Regulated Zinc Deposition in a Semiconductor Substrate toward High-Performance Aqueous Rechargeable Batteries”。可充电水锌离子电池具有安全、环保、成本低等优点，被认为是大规模储能的理想选择。而锌阳极在阳极-电解质界面处容易产生枝晶生长和寄生反应，阻碍了电池的实际实现。在这项工作中，作者提出了通过使用三维ZnTe半导体基底来改善锌金属负极的电化学性能。该衬底具有高亲锌性、高电子导电性和高电子亲和性，以及较低的锌成核能垒，可以促进锌沿(002)晶面的防枝晶沉积，同时在表面保持较高的化学稳定性，防止寄生金属腐蚀和析氢反应，并保持稳定的骨架结构，防止负极体积的变化。基于碲基底的锌金属负极具有超过3300小时的长循环寿命，在1和30 mA cm-2处电压滞回分别为48和320 mV。在贫电解质(18 µL mAh-1)和有限锌金属(N:P容量比为3:1，正极质量负载高的实际条件下，ZnTe@Zn//MnO2全电池可以运行超过500个循环。
第一作者：Rui Wang
通讯作者：Chaofeng Zhang
通讯单位：安徽大学
论文DOI：10.1002/adfm.202207751
Figure 1. Illustrations of zinc-stripping/plating behaviors on bare Zn foil and 3D ZnTe@Zn electrode in 1 m ZnSO4 aqueous electrolyte. a) Bare Zn electrode suffers serious chemical corrosion, side reactions, and dendrite growth. b) The ZnTe@Zn electrode can obtain uniform and compact Zn plating. FESEM images of c) the bare Zn foil and (d) as-prepared ZnTe@Zn product, with the inset showing the digital image of ZnTe@Zn electrode. The corresponding elemental mapping results of the ZnTe@Zn surface for e) Te and f) Zn. g,h) The FESEM images of the cross-sectional ZnTe@Zn electrode, with the thickness of the ZnTe layer ≈4 µm. i,j) The corresponding elemental mappings of the ZnTe@Zn from the cross-sectional view. k) XRD patterns of anodic Zn, electrodeposited Zn, and ZnTe@Zn. High-resolution spectra of l) Zn 2p and m) Te 3d for the bare Zn and ZnTe@Zn.
Figure 2. Electrochemical characterizations of the bare Zn and ZnTe@Zn electrodes: a) CE tests of Zn-Cu and ZnTe@Zn-Cu cells at a current density of 2 mA cm−2. The charge/discharge curves of b) ZnTe@Zn-Cu and c) Zn-Cu cells. d) The time–voltage curves of Zn-Zn and ZnTe@Zn-ZnTe@Zn symmetrical cells at 1 mA cm−1. e) The first time-voltage profiles of Zn-Zn and ZnTe@Zn-ZnTe@Zn symmetrical cells at 1 mA cm−1. f) Comparison of the cycling time and voltage hysteresis of ZnTe@Zn electrodes with the reported Zn anodes at the current density of 1 mA cm−2. g) Time–voltage curves for Zn-Zn and ZnTe@Zn-ZnTe@Zn symmetrical cells at 30 mA cm−1.
Figure 3. Electric field simulation of a) the bare Zn and b) ZnTe@Zn electrode. Zn2+ concentration field simulation of c) the bare Zn and d) ZnTe@Zn electrode. FESEM images of e) the bare Zn and f) the ZnTe@Zn electrode after cycling for 50 cycles. g) XRD patterns of the bare Zn and ZnTe@Zn electrode after 50 cycles in 1 m ZnSO4 electrolyte. h) Adsorption energies of Te atom on Zn (002) plane and Zn (100) plane. i) Illustrations of Zn (002) crystal.
Figure 4. a) The FESEM images and the corresponding elemental mapping results of the cross-sectional electrodes after Zn deposition on ZnTe coated Cu substrate in 1 m ZnSO4 at 0.3 and 3 mAh cm−2. b) The cross-sectional image of a 2D ZnTe@Zn electrode after plating and corresponding elemental mapping results. c) Comparison of the binding energy of Zn atom with bare Zn (001) and ZnTe (111). d) Comparison of the binding energy of Zn atom with bare Zn (101) and ZnTe (111). e) Illustrations of zinc-plating behaviors on ZnTe@Zn electrode.
Figure 5. Electrochemical properties of the Zn//MnO2 and ZnTe@Zn//MnO2 cells: a) Rate performance of the both cells. b) The second charge/discharge plots of both cells at 1 C. c) The second CV curves of Zn//MnO2 and ZnTe@Zn//MnO2 cells. d) The different ratio values of N:P and E/C at experimental and practical conditions. e) Cycling performance at N:P capacity ratio conditions of 5:1 and 3:1
【总结】
作者通过简单的电沉积和原位气固反应法制备了可充电AZIBs的3D ZnTe@Zn电极。ZnTe层促进了改进的电荷转移动力学，有效地降低了重复循环过程中固体-电解质界面的内部电池极化，并提供了显著的光滑镀/剥离曲线。该ZnTe涂层不仅能作为亲锌宿主有效地引导Zn2+均匀的(002)沉积，还能提供三维结构限制进一步的无枝晶Zn沉积。因此，ZnTe@Zn电极在对称电池中表现出超平坦的电镀/剥离曲线和低电压滞后。此外，在固定电流密度为1 mA cm-2的情况下，它在> 3300小时内表现出优越的速率能力和稳定性性能。即使在10 mA cm-2的超高电流密度下，对称电池也能实现超过1100小时的无枝晶镀/剥离循环。此外，使用MnO2作为正极的全电池在贫电解液(电解液与容量之比为18 µL mAh-1)、高负极质量负载和有限的锌负极(N:P比为3:1)的实际条件下表现出超过500次的长期寿命。这些显著的电化学性能使这种3D ZnTe@Zn候选材料成为有前途的下一代先进AZIBs负极。此外，该工作还指导了设计半导体材料作为高性能衬底用于抑制金属电极(如Zn/Li/Na电极)的枝晶生长。
相关阅读：
锂离子电池制备材料/压力测试！
锂电池自放电测量方法：静态与动态测量法！
软包电池关键工艺问题！
一文搞懂锂离子电池K值！
工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！
揭秘宁德时代CATL超级工厂！
搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看！
锂离子电池生产中各种问题汇编！
锂电池循环寿命研究汇总（附60份精品资料免费下载）
登录阅读全文
免责声明： 该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系：  nick.zong@aspencore.com！
锂电联盟会长 研发材料，应用科技
评论
  • 【电子DIY】智能天气监控站
    项目展示①正面、反面②左侧、右侧项目源码：https://mbb.eet-china.com/download/316656.html前言为什么想到要做这个小玩意呢，作为一个死宅，懒得看手机，但又想要抬头就能看见时间和天气信息，于是就做个这么个小东西，放在示波器上面正好（示波器外壳有个小槽，刚好可以卡住）功能主要有，获取国家气象局的天气信息，还有实时的温湿度，主控采用ESP32，所以后续还可以开放更多奇奇怪怪的功能，比如油价信息、股票信息之类的，反正能联网可操作性就大多了原理图、PCB、面板设计
    小恶魔owo 2025-01-25 22:09 175浏览
  • 人形机器人疯狂进厂打工！银河通用、智元、乐聚机器人怕是都疯了
     万万没想到！科幻电影中的人形机器人，正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日，乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车，再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔，银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司，在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1，这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人，得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业，智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 829浏览
  • 高速光模块中的并行光学和WDM波分光学技术
    随着AI大模型训练和推理对计算能力的需求呈指数级增长，AI数据中心的网络带宽需求大幅提升，推动了高速光模块的发展。光模块作为数据中心和高性能计算系统中的关键器件，主要用于提供高速和大容量的数据传输服务。 光模块提升带宽的方法有两种：1）提高每个通道的比特速率，如直接提升波特率，或者保持波特率不变，使用复杂的调制解调方式（如PAM4）；2）增加通道数，如提升并行光纤数量，或采用波分复用（CWDM、LWDM）。按照传输模式，光模块可分为并行和波分两种类型，其中并行方案主要应用在中短距传输场景中成本
    hycsystembella 2025-01-25 17:24 126浏览
  • 服务器散热效能不佳有解吗？ (二)
    前篇文章中『服务器散热效能不佳有解吗？』提到气冷式的服务器其散热效能对于系统稳定度是非常重要的关键因素，同时也说明了百佳泰对于散热效能能提供的协助与服务。本篇将为您延伸说明我们如何进行评估，同时也会举例在测试过程中发现的问题及改善后的数据。AI服务器的散热架构三大重点：GPU导风罩：尝试不同的GPU导风罩架构，用以集中服务器进风量，加强对GPU的降温效果。GPU托盘：改动GPU托盘架构，验证出风面积大小对GPU散热的影想程度。CPU导风罩：尝试封闭CPU导风罩间隙，集中风流，验证CPU降温效果。
    百佳泰测试实验室 2025-01-24 16:58 67浏览
  • 2025年刚开始，就收到了“橄榄枝”！
    临近春节，各方社交及应酬也变得多起来了，甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”，基本是关于2025年经济预判的话题，以及如何稳定工作等话题；但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面，他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中，我发现今年的聊天有个很有意思的“点”，挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的，还能掌握一些经济趋势的分析能力，到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情？单单就这个一个月内，我就重复了数次“为什么”，再辅以我上次写的：《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 300浏览
  • 飞凌嵌入式-如何让RK3562J在M核上启动？
    飞凌嵌入式基于瑞芯微RK3562系列处理器打造的FET3562J-C全国产核心板，是一款专为工业自动化及消费类电子设备设计的产品，凭借其强大的功能和灵活性，自上市以来得到了各行业客户的广泛关注。本文将详细介绍如何启动并测试RK3562J处理器的MCU，通过实际操作步骤，帮助各位工程师朋友更好地了解这款芯片。1、RK3562J处理器概述RK3562J处理器采用了4*Cortex-A53@1.8GHz+Cortex-M0@200MHz架构。其中，4个Cortex-A53核心作为主要核心，负责处理复杂
    飞凌嵌入式 2025-01-24 11:21 168浏览
  • PCB设计第058篇 如何打开IPC-2581格式的PCB加工文件
        IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式，成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件，可以查看（不可修改）IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品：Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 228浏览
  • 【工程师故事】勇敢的人先享受世界
    书接上回：【2022年终总结】阳光总在风雨后，启航2023-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-438244.html 总结2019，松山湖有个欧洲小镇-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-413397.html        2025年该是总结下2024年的喜怒哀乐，有个好的开始，才能更好的面对2025年即将
    liweicheng 2025-01-24 23:18 148浏览
  • 汽车免拆诊断案例 | 2007 款日产天籁车起步加速时偶尔抖动
    故障现象　一辆2007款日产天籁车，搭载VQ23发动机（气缸编号如图1所示，点火顺序为1-2-3-4-5-6），累计行驶里程约为21万km。车主反映，该车起步加速时偶尔抖动，且行驶中加速无力。 图1　VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车，发动机怠速运转平稳，但只要换挡起步，稍微踩下一点加速踏板，就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测，发动机控制模块（ECM）无故障代码存储，且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号（COP点火信号）和曲轴位置传感器信
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 170浏览
  • 过孔的设计孔径是真的很重要，但高速先生也是真的不关心
    高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛，高速先生就不打算给大家上难度了，整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来，尤其对于PCB设计工程师来说，心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计，高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心！另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈，因为翻看很多以往的文章，高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦！咋滴，今天居然说孔径不关心了？别，别急哈，听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定，毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 197浏览
  • 如何改善机车语音助理用户体验——声场技术还原，真实环境模拟
    不让汽车专美于前，近年来哈雷（Harley-Davidson）和本田（Honda）等大型重型机车大厂的旗下车款皆已陆续配备车载娱乐系统与语音助理，在路上也有越来越多的普通机车车主开始使用安全帽麦克风，在骑车时透过蓝牙连线执行语音搜寻地点导航、音乐播放控制或免持拨打接听电话等各种「机车语音助理」功能。客户背景与面临的挑战以本次分享的客户个案为例，该客户是一个跨国车用语音软件供货商，过往是与车厂合作开发前装车机为主，且有着多年的「汽车语音助理」产品经验。由于客户这次是首度跨足「机车语音助理」产品，因
    百佳泰测试实验室 2025-01-24 17:00 86浏览
  • 聊聊RISC-V MCU技术
    嘿，咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢，简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊，2010年的时候，是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的，目的就是想搞个新的、开放的指令集架构，能跟上现代计算的需要。到了2015年，专门成立了个RISC-V基金会，让这个架构更标准，也更好地推广开了。这几年啊，这个RISC-V的生态系统发展得可快了，好多公司和机构都加入了RISC-V International，还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 1037浏览
我要评论
0
点击右上角，分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦