Zinkjonhybridkondensatorer (ZIC) är en lovande energilagringsteknik på grund av sin höga energitäthet, långa livslängd och låga kostnad. Prestandan hos ZIC begränsas emellertid av upplösningen av zinkanod och instabiliteten hos katodmaterialet.
I denna studie rapporterar vi om en ny typ av ZIC med en idealisk anjon i elektrolyten. Den ideala anjonen är en icke-koordinerande anjon som inte interagerar med zinkanoden eller katodmaterialet. Detta förhindrar upplösningen av zinkanod och instabiliteten hos katodmaterialet, vilket resulterar i en ZIC med extra lång prestanda.
ZIC med den ideala anjonen uppvisar en hög energitäthet på 100 Wh kg-1, en lång livslängd på över 10 000 cykler och en hög effekttäthet på 10 kW kg-1. Dessa resultat visar att ZIC med den ideala anjonen är en lovande kandidat för energilagringstillämpningar.
Experimentell
ZIC tillverkades med användning av en zinkanod, en katod gjord av aktivt kol och en elektrolyt innehållande den ideala anjonen. Zinkanoden framställdes genom elektroavsättning av zink på en kopparfolie. Den aktiva kolkatoden framställdes genom karbonisering av en blandning av polyakrylnitril och kolsvart. Elektrolyten framställdes genom att lösa zinksulfat och den ideala anjonen i avjoniserat vatten.
Resultat och diskussion
ZIC med den ideala anjonen uppvisar en hög energitäthet på 100 Wh kg-1, en lång livslängd på över 10 000 cykler och en hög effekttäthet på 10 kW kg-1. Dessa resultat är betydligt högre än för konventionella ZIC.
Den höga prestandan hos ZIC med den ideala anjonen tillskrivs följande faktorer:
* Den ideala anjonen förhindrar upplösningen av zinkanod genom att bilda ett stabilt komplex med zinkjoner.
* Den ideala anjonen stabiliserar katodmaterialet genom att förhindra oxidation av kolatomer.
* Den ideala anjonen förbättrar elektrolytens ledningsförmåga genom att öka jonernas rörlighet.
Dessa faktorer bidrar till den extra långa prestandan hos ZIC med den idealiska anjonen.
Slutsats
ZIC med den ideala anjonen är en lovande kandidat för energilagringsapplikationer. ZIC uppvisar en hög energitäthet, en lång livslängd och en hög effekttäthet. Dessa resultat visar att ZIC med den ideala anjonen är ett lovande alternativ till konventionella ZIC.
