分會(huì)

第三十九分會(huì)：先進(jìn)化學(xué)電源

摘要

室溫液態(tài)NaK合金由于具有出色的柔韌性、可定制型、無枝晶、高能量密度等優(yōu)勢(shì)，是一種很有前途的高性能金屬電池候選材料。然而，其實(shí)際應(yīng)用受到液體NaK的高表面張力與高流動(dòng)性的阻礙，這導(dǎo)致難以保持與集電器的穩(wěn)定接觸，且存在泄露風(fēng)險(xiǎn)。因此，提升NaK合金在室溫下的浸潤(rùn)性以及強(qiáng)化載體對(duì)其的限域能力，實(shí)現(xiàn)其在微觀上的流動(dòng)態(tài)和宏觀上的固定態(tài)，對(duì)實(shí)現(xiàn)高性能液態(tài)NaK合金電極的制備至關(guān)重要。 受超親水材料啟發(fā)，本文通過實(shí)現(xiàn)鈷單原子在碳納米陣列的高度分散設(shè)計(jì)，構(gòu)筑液態(tài)NaK超潤(rùn)濕基底，實(shí)現(xiàn)了NaK合金在室溫下的快速穩(wěn)定限域。強(qiáng)化學(xué)鍵作用與孔結(jié)構(gòu)大幅提升了限域能力，使得液態(tài)NaK即使在＞5MPa的壓力或劇烈的沖擊條件下，所制備的結(jié)構(gòu)化電極成功抑制了NaK合金的泄漏?；谝簯B(tài)NaK負(fù)極的對(duì)稱電池在10 mA cm?2和10 mAh cm?2的條件下，在NaClO4 （>1010 h）和KPF6電解質(zhì)（>4000 h）中都實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)的可逆循環(huán)壽命。與Na3V2(PO4)3正極匹配后，基于液態(tài)NaK負(fù)極組裝的全電池在表現(xiàn)出優(yōu)異的能量密度（332.6 Wh kg?1）和功率密度（11.05 kW kg?1）且壽命超過21600次。制備的液態(tài)NaK基軟包電池能夠驅(qū)動(dòng)四軸無人機(jī)，表現(xiàn)出巨大的實(shí)際應(yīng)用前景。這項(xiàng)工作為制備高性能無枝晶液態(tài)金屬負(fù)極提供了一種新的方法，在電化學(xué)儲(chǔ)能及柔性電子器件中具有很好的應(yīng)用前景

關(guān)鍵詞

液態(tài)金屬;NaK合金;限域界面;超浸潤(rùn);結(jié)構(gòu)化

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