电化学共沉积制备高利用率石墨烯/锌复合负极文献综述

 2023-04-27 14:55:21

文献综述

目前高能量密度的锂离子电池占据了大部分电池市场,但是由于几个关键因素,如锂金属资源的匮乏、电池制作成本高、有机电解液不安全等,限制了它们的进一步发展,特别是在大规模储能系统的应用。

锂离子电池主要以无水有机溶液为电解液,具有较宽的电位窗口, 通常能够实现较高的能量密度,并且在不破坏电极材料晶体结构的情况下,离子能够在电极活性材料中进行可逆的脱嵌。

但是,有机溶剂通常有毒且易燃, 因此在使用过程中,电池存在很大的安全问题。

电池必须在无水环境中制作的苛刻条件使其生产成本增高,这些因素限制了其在大型储能领域的应用。

水系电解液的离子电导率比有机电解液高2个数量级,因而水系电池通常有更高的功率密度,且易于制取和成本低。

目前研究的水系锂离子电池,质子在电解液中能够稳定存在的电位窗口较窄,充放电过程中有很多的副反应,如质子和离子的共嵌入反应等,且电极材料在水中易溶解,故而水系锂离子电池仍存在许多待解决的问题。

锌具有低平衡电位和氢反应的高过电位,是可以从水溶液中高效还原的所有元素中标准电位最低的元素。

在水溶液里能够稳定的金属元素中,锌的能量也是最高的。

同时, 金属锌具有资源丰富、低毒性以及易处理等优点。

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