高能量密度、长寿命的柔性准固态Zn-MnO2电池

随着各种柔性便携、可穿戴电子设备的快速发展,新型柔性储能器件的开发也随之成为科学研究的热点。在各种储能器件中,Zn-MnO2电池因具有成本低、安全、环境友好、高电压和高容量等优点而备受关注。然而,目前市面上使用的Zn-MnO2电池均为一次性电池,且研究报道的大部分Zn-MnO2电池在充放电过程中都存在严重的容量衰减问题,严重制约了Zn-MnO2电池的商业化应用。另一方面,大部分Zn-MnO2电池使用块状锌和粘结剂,导致电池不可弯曲、内阻大且倍率性能差。因此,设计并开发一种具有高容量、高倍率、高稳定性的柔性Zn-MnO2电池具有重要意义。

AM-luxihong

最近,中山大学卢锡洪副教授课题组与中南林业大学的吴义强教授课题组合作共同开发并制备了一种高性能的、循环性能优异的柔性准固态Zn-MnO2电池。当在水系电解液中测试时,这种Zn-MnO2电池比容量高达366.6 mA h g1。得益于导电高分子PEDOT层的保护以及添加Mn2+的中性电解液,这种Zn-MnO2电池具有极好的循环稳定性,经过300次充放电循环后仍保持最初电容的83.7%。更重要的是,当使用聚合物凝胶电解液后,这种准固态Zn-MnO2电池仍有很好的循环性能,经过300圈循环充放电后仍保持最初电容的77.7%。此外,组装的准固态Zn-MnO2电池的最大能量密度高达504.9 W h kg1,最高功率密度达到8.6 kW kg1,比目前报道的很多柔性储能器件高很多。且这种准固态器件具有很好的柔韧性,可在不同的变形状态下保持很好的性能。

该工作提出的电极改性和电解液改良的方法为Zn-MnO2电池在能量储存器件中的广泛应用奠定了坚实的基础。相关工作发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201700274)上,第一作者为中山大学化学学院学生曾银香。

Speak Your Mind

*