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許康等人JACS.:SEI實現(xiàn)可切換、可愈合的離子門控!
來源: 時間:2023-08-07 10:27:02 瀏覽:2076次


 第一作者:Lei Tao

通訊作者:許康教授、熊輝教授、Peng Bai、林鋒

通訊單位:美國陸軍研究實驗室、美國博伊西州立大學(xué)、圣路易斯華盛頓大學(xué)、美國弗吉尼亞理工大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c03429


01

研究背景

可再充電電池中的固體電解質(zhì)間相(SEIs)超過電解質(zhì)的熱力學(xué)穩(wěn)定性極限,同時允許工作離子的傳輸,保證在極電位下的電極反應(yīng)不可逆。這種選擇性離子轉(zhuǎn)運(yùn)自然發(fā)生在生物細(xì)胞膜中,是許多生物過程的普遍前提和生物多樣性的基礎(chǔ)。此外,電池膜可對外界刺激選擇性地打開和關(guān)閉離子通道,從而產(chǎn)生幫助管理電池內(nèi)反應(yīng)的門控機(jī)制。存在一個問題:SEIs的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)是否可以模擬電池膜,是否可能用SEI實現(xiàn)可切換的離子門控?即SEIs能否實現(xiàn)電池的電容器離子插入化學(xué)和離子插入化學(xué)兩種電化學(xué)行為之間的可逆切換?基于此,美國陸軍研究實驗室許康教授等人報道了一種導(dǎo)致熱激活選擇性離子傳輸?shù)奶厥馇闆r。這種門控開關(guān)功能受到SEIs的化學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)的控制,具有精確的行為作為導(dǎo)電和絕緣間相,使電池和電容過程在有限的溫度窗口。


02

文章要點

1、作者發(fā)現(xiàn)了SEI的一個迄今為止未知的方面,它作為一個熱激活的傳輸門控,它可以在插入電池(門打開)和雙層電容器(門關(guān)閉)之間切換工作離子的電化學(xué)行為。熱開關(guān)過程中富NaFSEI層的動態(tài)演化是實現(xiàn)這種離子設(shè)計的關(guān)鍵。此外,升高的溫度也提供了熱能來克服離子輸運(yùn)能壘。氟化添加劑和含氟鹽的還原電位決定著SEI的無機(jī)內(nèi)層的化學(xué)和結(jié)構(gòu),決定了離子門控的形成和功能。因此,NaF在操作條件下的溶解和再生動力學(xué)決定了離子門控開關(guān)的可操作性和可逆性。

2、作者報告了一種用SEI實現(xiàn)可切換的離子門控,這種門控開關(guān)功能受到SEIs的化學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)的控制,具有精確的行為作為導(dǎo)電和絕緣間相,使電池和電容過程在有限的溫度窗口。離子門控表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗中斷彈性,即使在損傷后也可以愈合。

3、該工作有助于未來的電池化學(xué)反應(yīng)設(shè)計更好的間相。目前未知的離子門控現(xiàn)象的機(jī)制,使得能夠精確地定制所需的SEIs,并在電池環(huán)境中修復(fù)損壞的SEIs。


03

圖文展示

 1.電池中的離子傳輸

 2. SEI表征

 3.可逆的熱門控離子傳輸

4. SEI溶解和再生

5.鈉離子電池中離子傳輸?shù)?/span>SEI特性響應(yīng)總結(jié)

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會。
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