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Angew. Chem. :可多种颜色变化的电致变色锌离子电池2024-04-05
开发新型绿色低耗的储能技术对促进能源的可持续发展具有重要意义。电致变色电池是一种将电致变色现象与电化学储能技术相结合的新型技术,集成了电致变色和储能的功能,可通过直观的颜色变化实现电池电量的实时监测,被认为是新一代理想的智能电源。然而,电致变色电池的大规模应用受到容量低、稳定性差和颜色变化多样性不足等诸多限制。

近日,苏州大学的严锋教授与东华大学的周莹杰副教授通过构筑阴阳离子协同增强离子传输的水凝胶作为电解质,以典型的钠离子掺杂五氧化二钒(VONa+)为阴极,设计了一种具有可逆多色彩变化的柔性锌离子变色电池(ZIEB)。在保证锌离子电池优异性能(高容量、长稳定性)的同时,实现了电池实时电量的可视化监测(从满电时橙色连续过渡至亏电时的深绿色)。

 

 

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作者通过调控电解质组分,实现在主链上构建-SO3与-NH3+两性离子,协同电解质内部丰富的极性基团,在锌离子的嵌入/脱出、传输与沉积/溶解过程中可增强其传输动力学和去溶剂化,有效促进锌离子在Zn(002)晶面的定向沉积并抑制锌枝晶的生成。因此,在对称电池的测试过程中,该电解质表现出3400 h的长循环性能(0.2 mA·cm-2/0.2 mAh·cm-2)。在以VONa+为阴极组装锌离子电致变色电池时电池容量可高达302.4 mAh·g-1 (电流密度为0.05 A·g-1),并展示出较好的循环稳定性。更重要的是,该锌离子电致变色电池的颜色可从满电时的橙色连续变化至亏电时的深绿色,并且具有优良的柔性和形状可订制性。

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总之,ZIEB集电致变色技术与高性能锌离子电池于一体,具有高容量、长循环寿命和可逆多色转换性能,可实现电池电量的实时可视化监测。这项工作为柔性可穿戴电子的智能电源设计提供了一种新的策略。

文信息

Flexible Zn-ion Electrochromic Batteries with Multiple-color Variations

Qinbo Liu, Xu Ou, Yajuan Niu, Legeng Li, Doudou Xing, Yingjie Zhou, Prof. Feng Yan

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202317944

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