【研究亮点】 ★ 采用PTO作为正极,传统多空玻璃纤维膜进行隔离,降低电池成本;
★ 生成的水性PTO//Zn电池电化学性能及循环稳定性良好,且低毒环保,有望用于可穿戴电子设备。
【研究背景】 目前,可充电电池在低碳社会中有着不可替代的作用,但是几乎所有的可充电电池均含有有毒或环境不友好成分,当电池废弃时,会产生严重的环境问题,同时也不能用于可穿戴电子设备。在过去几年中,由于锌负极具备无毒、高容量和低成本的特性,可充电水性锌电池得到研究者的广泛关注。 【成果简介】理论上有机正极与锌负极的组合具备开发低毒电池的潜能,但是目前的学术成果较少,且成本较为高昂。为了解决以上问题,复旦大学王永刚教授(通讯作者)提出使用芘-4,5,9,10-四酮(PTO)作为正极、Zn作为负极,电解液含Zn2+,制备一种水性锌电池。文中详细研究了PTO电极的电荷储存机理以及全电池(PTO//Zn)的电化学性能。同时带状的柔性PTO//Zn电池表明其具备应用于可穿戴电子设备的潜能。相关文献“Environment-Friendly and Flexible Aqueous Zinc Battery Using an Organic Cathode”发表在Angew. Chem.-Int. Edit.上。 要点解读: (a)在将扁平电池折叠一半100次后,几乎没有可辩别的容量损失,证明其具备良好的柔性和抗重复弯曲能力。(b)同时带状电池在连续弯曲下循环稳定。(c)当串联两个电池后,并联的30个LED等可以很好地工作,同时此电池可以驱动电扇,显示出其在可穿戴设备中应用的可能性。
【总结与展望】 可充电电池目前渗透到人类生活的方方面面,但几乎所有的可充电电池组件中均含有有毒元素,会造成环境污染。本工作制备的PTO//Zn电池不仅具备良好的电化学性能,同时低毒环保。但是需要注意的是,此种电池结构仍处在起步阶段,同时PTO阳极的电子传导性较低。此外电解质水溶液中负极生成的Zn枝晶也会限制电池的循环寿命。PTO//Zn电池投入实际使用仍需要改良。 【文献链接】Environment-Friendly and Flexible Aqueous Zinc Battery Using an Organic Cathode. Angew. Chem.-Int. Edit., 2018, DOI: 10.1002/anie.201807121 原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201807121?af=R
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