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研究概述

用于儲(chǔ)能的資源豐富的Ca²⁺離子可以賦予電池低成本和高能量的優(yōu)點(diǎn)，但仍然受到Ca²⁺沉積/剝離和(脫)插層的阻礙。

基于此，2024年10月27日，廣東工業(yè)大學(xué)李成超教授/唐永超副教授在國(guó)際期刊Advanced Energy Materials發(fā)表題為《Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries》的研究論文。

在此，研究人員通過(guò)橋接Zn²⁺/Ca²⁺存儲(chǔ)化學(xué)，初步在異質(zhì)溶劑化電解液（HSE）中實(shí)現(xiàn)了高壓穩(wěn)定的Ca²⁺基混合電池（CHB）。

具有[Ca²⁺(H₂O)(乙腈)(CF₃SO₃)^?]異質(zhì)溶劑單元的HSE，不僅可以實(shí)現(xiàn)可逆的原位Zn剝離/沉積，以避免非剝離/沉積型負(fù)極對(duì)Ca²⁺存儲(chǔ)的低容量/高電位限制，而且有效克服了通常在傳統(tǒng)有機(jī)電解液中發(fā)生的動(dòng)力學(xué)緩慢的Ca²⁺（脫）插層。

Ca²⁺離子的靜電屏蔽效應(yīng)協(xié)同富含乙腈的貧水負(fù)極界面在促進(jìn)高度可逆的Zn剝離/沉積方面發(fā)揮了有益作用。

此外，異質(zhì)溶劑單元中水分子的潤(rùn)滑/屏蔽特性有效促進(jìn)了Ca²⁺/Zn²⁺的共插入KNiMnPB/G正極和從KNiMnPB/G正極中脫出。

因此，HSE提供了超過(guò)1600小時(shí)的持久Zn剝離/沉積，賦予了KNiMnPB/G//Zn電池在0.1 A g^?1下高達(dá)1.85 V的高運(yùn)行電壓，并在1 A g^?1下展示了超過(guò)400次循環(huán)的穩(wěn)定性，優(yōu)于大多數(shù)具有非剝離/沉積型負(fù)極的水系Ca²⁺基電池。

這項(xiàng)工作通過(guò)橋接Zn²⁺/Ca²⁺存儲(chǔ)化學(xué)，為開(kāi)發(fā)高壓水系CHBs提供了新思路，這將推動(dòng)其他高能量多價(jià)離子電池的發(fā)展。

圖文解讀

圖1：Ca²⁺基電解液的表征

圖2：Zn//Zn對(duì)稱電池和Cu//Zn電池的電化學(xué)性能

圖3：?Ca²⁺混合電池中KNiMnPB/G正極的電化學(xué)性能及存儲(chǔ)機(jī)理

文獻(xiàn)信息

Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries,?Advanced Energy Materials,?2024.?

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/11/02/e8e7356f63/

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