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鋅金屬負極（ZMA）的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和副反應(yīng)，特別是在高電流密度下，極大阻礙了水系鋅離子電池（AZIBs）商業(yè)化發(fā)展。

在此，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院韓翠平團隊提出了一種富氟雙保護層策略，即通過在水性電解液中引入一種多功能的十四氟壬烷-1,9-二醇（TDFND）添加劑來獲得AZIBs的高可逆性。

具體而言，具有較大吸附能（-1.51eV）的TDFND分子優(yōu)先吸附在Zn負極表面，形成Zn(OR)₂-(R=-CH₂-(CF₂)₇-CH₂-)交聯(lián)復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，平衡空間電場并控制Zn²⁺離子通量，從而實現(xiàn)Zn(002)晶面的均勻致密沉積。同時，TDFND的低LUMO（, 0.10eV）能級被預(yù)先分解，通過構(gòu)建富含ZnF₂的固體電極/電解質(zhì)界面（SEI）層來調(diào)節(jié)ZMA界面化學(xué)性質(zhì)。

結(jié)果顯示，14nm厚的SEI層具有出色的結(jié)構(gòu)完整性，可通過阻止活性水與ZMA的直接接觸來抑制副反應(yīng)。因此，在10mA/cm²條件下，鋅電極的循環(huán)壽命超過430h；在5mA/cm²條件下，平均庫侖效率高達99.8%。此外，68mAh軟包電池在1000次循環(huán)中的容量保持率為80.3%

圖1. Zn在BE和BE+5 mM TDFND電解質(zhì)中的電鍍/剝離行為比較

總之，該工作提出了一種有效的富氟雙保護層策略，通過使用含有富-CF₂和-OH端基的多功能TDFND添加劑來實現(xiàn)AZIB的可逆性?；谠敿毜睦碚撚嬎愫蛯嶒灡碚?，證明了具有較大吸附能（-1.51eV）的TDFND分子能優(yōu)先吸附在Zn表面，并形成基于Zn(OR)₂-交聯(lián)中心的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而調(diào)節(jié)Zn²⁺離子通量，誘導(dǎo)Zn(002)晶面均勻致密沉積。

此外，在還原過程中，具有低 LUMO(0.10eV)能級的TDFND會被事先分解，通過構(gòu)建富ZnF₂的SEI層來調(diào)節(jié)Zn的界面化學(xué)性質(zhì)。富F雙保護層的協(xié)同作用完美解決了Zn負極出現(xiàn)的棘手問題。

因此，基于這一設(shè)計原理，多功能TDFND分子可應(yīng)用于其他水性電池（如鈣離子電池、鋁離子電池）的水性電解質(zhì)，這種富F雙保護層方法為穩(wěn)定Zn負極和開發(fā)長壽命AZIB提出了一種簡便有效的界面定制策略。

圖2. BE+5 mM TDFND電解質(zhì)中的Zn||I₂全電池的電化學(xué)性能

Engineering Fluorine-rich Double Protective Layer on Zn Anode for Highly Reversible Aqueous Zinc-ion Batteries，Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202314883

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先進院韓翠平Angew：富氟雙保護層實現(xiàn)高可逆水系鋅離子電池

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