NML高被引文章 | 锌电池

本次推文精选了五篇入选ESI高被引,锌电池相关的NML文章,涵盖了锌负极设计与界面改性锌离子超级电容器及其应用微型电容器研究以及电解液改性等方面。
分别来自暨南大学董留兵教授课题组、河北科技大学陈爱兵教授团队和中科院半导体所沈国震教授团队、中南大学周江教授和华北理工大学何章兴教授等、华中科技大学魏璐郭新教授团队、江苏师范大学王超教授与王庆红副教授联合重庆工商大学古兴兴副教授。欢迎大家阅读关注。

高被引文章: 指近10年内发表的SCI论文且被引次数排在相应学科领域全球前1%以内。

高被引文章·1

Stable Zinc Anodes Enabled by Zincophilic Cu Nanowire Networks

Shiyin Xie, Yang Li, Xu Li, Yujun Zhou, Ziqi Dang, Jianhua Rong, Liubing Dong*

Nano-Micro Letters (2022)14: 39

https://doi.org/10.1007/s40820-021-00783-4

中文题目:长寿命/高倍率锌负极:亲锌铜纳米线网络

文章简介:
水系锌基电化学储能体系具有高安全、低成本、绿色环保等优点,但其大规模应用却受锌金属负极枝晶和副反应问题的严重困扰。暨南大学董留兵教授课题组报道了一种利用亲锌铜纳米线网络稳定锌负极的策略。置于锌负极表面的铜纳米线网络因其多孔结构有利于均匀锌离子通量,同时其高比表面积特性有效降低了锌负极表面电流密度;此外,铜纳米线的疏水特点阻隔了自由水与锌负极的直接接触,抑制了析氢等副反应;基于理论计算和实验研究,揭示了铜纳米线晶面、特别是边缘位点具有高度亲锌特性,促进了锌的均匀形核。铜纳米线网络对锌负极的多角度稳定使其具有超过2800小时的超长循环寿命,即使在大的充放电电流和面积容量下,也可稳定工作数百小时,显著优于裸锌负极和目前报道的大多数改性锌负极;基于该铜纳米线网络稳定的锌负极以及石墨烯/氧化钌复合正极构筑的水系锌离子混合电容器展现出高容量、16000次超长寿命和优异的快速充放电能力。

本文亮点:

1. 提出了一种利用铜纳米线网络实现长寿命、高倍率锌负极的新策略;

2. 铜纳米线网络从均匀化表面电场/离子场、抑制副反应和诱导锌均匀形核等多角度稳定锌负极

3. 揭示了铜纳米线的晶面和边缘位点具有高度亲锌特性

高被引文章·2

Continuously Fabrication of Ti3C2Tx MXene-Based Braided Coaxial Zinc-Ion Hybrid Supercapacitors with Improved Performance
Bao Shi, La Li, Aibing Chen*, Tien-Chien Jen, Xinying Liu, and Guozhen Shen*
Nano-Micro Letters (2022)14: 34
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00757-6

中文题目:编织同轴连续!柔性MXene基锌离子混合超级电容器驱动LED手表

文章简介:
纤维状混合电容器(FSC)的结构设计对于其电化学性能有着深远的影响。其中,同轴结构的设计展示出了众多的优势,成为实现纤维状储能器件实际应用的最为潜力的结构之一。作为FSC重要的分支,锌离子FSC具有理论容量高(820 mAh g⁻¹和5855 mAh cm⁻³)、安全性高、无毒、成本低、资源丰富(比锂高约300倍)、重量轻等优点,被认为是理想的供能选择。然而,优化设计FSC的结构以提高能量密度并实现超长器件的连续制备仍然是一个关键的挑战。在这方面,来自河北科技大学陈爱兵教授团队和中科院半导体所沈国震教授团队合作报道了一种可编织的锌离子FSC,其中米级单位长度的Ti₃C₂Tₓ MXene正极作为核,作为壳的锌负极纤维穿过固体电解质编织在Ti₃C₂Tₓ MXene纤维表面。ANSYS Maxwell模拟结果发现,与弹簧状结构相比,编织结构显示出更高的电容。所获得锌离子FSC具有214 mF cm⁻²的高面电容、高的能量密度42.8 μWh cm⁻²(5 mV s⁻¹)以及出色的循环稳定性(5000次循环后容量保持率为 83.58%)。此外,具有编织结构的FSC显示出卓越的稳定性和可编织性,可将其编织到表带或嵌入纺织品中,为智能手表和LED阵列实现供能。
本文亮点:

1. 采用编织结构制备了Ti₃C₂Tₓ MXene/Zn同轴结构混合超级电容器,该超级电容器可实现连续制备,并具有优良的柔软性和稳定性

2. 利用所制备的锌离子混合超级电容器嵌入到纺织品中,可以驱动LED阵列及手表,显示出在智能可穿戴纺织品方面的巨大应用潜力。

高被引文章·3

Interfacial Engineering Strategy for High-Performance Zn Metal Anodes
Bin Li, Xiaotan Zhang, Tingting Wang, Zhangxing He*, Bingan Lu, Shuquan Liang, Jiang Zhou*
Nano-Micro Lett. (2022)14:6
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00764-7

中文题目:高性能锌金属负极的界面工程策略

文章简介:

中南大学周江教授和华北理工大学何章兴教授等系统地总结了水系锌电池锌负极表面和电解质改性界面工程策略的最新研究进展。同时,深入讨论了界面工程中抑制枝晶生长和副反应的反应机制。最后,总结了高性能金属锌负极在可充电水系电池应用中所面临的挑战和机遇,针对新型界面工程策略提出了未来发展方向和展望。

本文亮点:

1. 总结了可充电水系锌电池金属锌负极表面和电解质改性界面工程策略

2. 系统总结并讨论了界面工程中抑制枝晶生长和副反应的反应机制。

3. 针对新型界面工程策略改善锌负极性能提出了未来发展方向和合理展望

高被引文章·4

Printable Zinc‑Ion Hybrid Micro‑Capacitors for Flexible Self‑Powered Integrated Units 
Juan Zeng, Liubing Dong, Lulu Sun, Wen Wang, Yinhua Zhou, Lu Wei* and Xin Guo*
Nano-Micro Letters (2021)13: 19  
https://doi.org/10.1007/s40820-020-00546-7

中文题目:可印刷的柔性自供电集成系统:锌离子混合微电容器

文章简介:

当今移动电源需要频繁充电,将太阳能转化为存储的电能实现自供电可解决该问题。然而太阳能是间断不连续的,且只能在白天利用,不稳定的能量输出使太阳能电池不能持续地为功能性系统组件供电。因此能量需要存储在可靠的模块以便后续的使用,在众多新兴的储能器件中,锌离子混合电容器凭借其独特的优势,例如极度安全、低成本、高容量、长的使用寿命,尤其是极大的对输入电流的突变的承受能力等优势吸引了极大的关注。这些特征使其十分适合与光电器件匹配,建立集成自供电系统。

本工作以器件的集成为策略,将太阳能电池的能量采集功能与锌离子混合电容器的能量存储功能集成在一起,从而实现集成器件的能量采集与存储一体化,摆脱对传统充电设备的依赖,集成器件具备自供电功能。具体实施方案为以具有独特3D微/纳结构的生物质海藻活性碳为正极材料,锌为负极,通过丝网印刷技术,制备了一种柔性准固态锌离子混合微型电容器,结合非富勒烯有机太阳能电池,构建柔性太阳能充电的自供电系统。制备的集成系统具有快的光电转换特性(23 s充满1.6 V)、宽的电流适应范围(0.135-4.14 mW cm-2)、连续自供电、可穿戴等特性,可有望应用于医疗保健、人机交互界面、智能机器人等领域。

本文亮点:

1、设计构建了适用于智能可穿戴电子产品的高安全、长寿命、经济环保的片内能量集成系统;

2、具有独特3D微/纳结构的生物质海藻活性炭结合多价态离子存储赋予锌离子混合电容器高的比容量和良好的功率特性;

3、以锌离子混合微电容器为能量存储单元的柔性太阳能自供电系统具有高的光电转换/存储速率、好的力学稳定性和充放电循环稳定性。

高被引文章·5

Interface Engineering via Ti₃C₂Tₓ MXene Electrolyte Additive toward Dendrite-Free Zinc Deposition
Chuang Sun+, Cuiping Wu+, Xingxing Gu*, Chao Wang*, Qinghong Wang*
Nano‑Micro Lett. (2021) 13:89
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00612-8

中文题目:无枝晶锌负极-MXene纳米片电解液提高锌电池循环寿命与库仑效率

文章简介:江苏师范大学化学与材料科学学院王超教授、王庆红副教授联合重庆工商大学古兴兴副教授通过向液态电解质(2M ZnSO₄)中添加少量的MXene纳米片,实现了锌负极的长循环寿命和高库仑效率。
本文亮点:

1. 以单分散MXene纳米片作为电解液添加剂,缩短了Zn²⁺的扩散路径,促进电解液中载流子的快速迁移。
2. 在锌负极表面形成的MXene界面层具有丰富的官能团以及良好的导电性,能够诱导金属锌的均匀沉积,抑制枝晶生长,并能缓解副反应。
3. 在添加少量MXene纳米片的电解液中,锌负极能够反复沉积/剥离1180次,库仑效率高达99.7%。

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Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、在Springer Nature开放获取(open-access)出版的学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, perspective, highlight, etc),包括微纳米材料与结构的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、电磁波吸收与屏蔽、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、PubMed、SCOPUS等数据库收录,2021JCR影响因子为 23.655,学科排名Q1区前5%,中科院期刊分区1区TOP期刊。多次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”、“中国高校杰出科技期刊”、“上海市精品科技期刊”等荣誉,2021年荣获“中国出版政府奖期刊奖提名奖”。欢迎关注和投稿。
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