Small:锌和铅的离子冶金分级电沉积及其在循环稳定

金属氧化物是金属和各种金属化合物的重要来源,存在于许多矿石、矿物以及工业废物中。然而,由于其反应性低,迄今为止,金属提取通常是在极耗能和产生二氧化碳的高温反应中进行。离子冶金是一种新的发展方向,旨在离子液体或低共熔溶剂中,将天然存在的金属矿石和矿物可持续地低温转化为其金属或有价值的化学品。离子液体双(三氟甲基)磺酰亚胺甜菜碱([Hbet][NTf2]),由于其氧化还原稳定性和特定功能化,特别适合这一工艺。

最近,德累斯顿工业大学Michael Ruck教授课题组,基于高效、可持续的离子冶金工艺,在低温下将氧化锌、氧化铅和氧化镁三种不同金属氧化物溶解在离子液体[Hbet][NTf2]中,通过分级电沉积成功分离了金属锌和铅。

研究结果表明,氧化锌、氧化铅均可以较高浓度溶于[Hbet][NTf2]中,并可以通过恒电位工艺进行电沉积。Zn2+和Pb2+的初始还原电位分别约为–1.5V和–1.0V,不同温度和电位对金属沉积的形态均可以产生影响。在所选择的条件下,[Hbet][NTf2],被证明是电化学和热稳定的,有进一步循环使用的可能性。

使用该方法,锌也被沉积在三维铜泡沫(Zn/3D-Cu)上,并组装成高电压的锌-石墨电池。它的工作电压高达2.7V,输出中点放电电压高达2.16V,150次循环后容量保持率高达98.6%,并有良好的倍率性能。

该项工作不仅有可能以一种比现在更环保的方式直接从自然资源中生产并分离金属,还可将其直接进行锌电池储能的应用。

论文信息:

Ionometallurgical step-electrodeposition of zinc and lead and its application in a cycling-stable high-voltage zinc-graphite battery

Peng Chen, Janine Richter, Gang Wang, Dongqi Li, Tobias Pietsch, Michael Ruck*

Small

10.1002/smll.202102058

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202102058