尽管全固态锌空气软包电池(ZPCs)具有高的能源成本比和固有的安全性;然而,寻找储量丰富的高功率/能量正极材料和超离子电解质仍然是一个根本性的挑战。
近日,韩国汉阳大学Jung-Ho Lee,Sang Uck Lee报道了设计了一种由(101)-面的磷酸铜[CPS(101)]为正极,抗冻的壳聚糖-生物纤维素(CBC)为超离子导体电解质,以及图案化的锌金属负极组成的ZPCs。
文章要点
1)研究发现,CPS(101)在可逆氧反应和析氢反应方面表现出三功能性的催化活性和稳定性(>30000个循环),表现出优于商用Pt/C和RuO2催化剂的性能。此外,CBC氢氧化物超离子导体显示出优异的导电性(25 °C时为86.7 mS cm-1),以及极高的机械/化学稳定性。
2)研究人员在开发的电流密度为25 mA cm−2时,循环寿命为6000/1100次,放电深度为20/70%的软包电池(1 Ah)测量其具有460 Wh Kgcell-1/1389 Wh l−1的高电池级能量密度,最高能量密度为523 Wh kgcell-1/1,609 Wh l−1。此外,这种软包电池可以以5-200 mA cm−2的倍率在−20-80 °C的广泛温度范围内稳定运行。
这些材料资源由于其极佳的电化学性能,促进了柔性ZPCs在商业上的可行性开发,重振了全固态电池的光明前景。
参考文献
Shinde, S.S., Jung, J.Y., Wagh, N.K. et al. Ampere-hour-scale zinc–air pouch cells. Nat Energy (2021)
DOI:10.1038/s41560-021-00807-8
https://doi.org/10.1038/s41560-021-00807-8