Ultrahigh Energy and Power Density in Ni–Zn Aqueous Battery via Superoxide-Activated Three-Electron Transfer

功率密度 密度泛函理论 电池(电) 电子转移 材料科学 电极 氧化还原 水溶液 电化学 储能 电流密度 吉布斯自由能 基质(水族馆) 电子 化学工程 光电子学 化学 功率(物理) 光化学 物理化学 热力学 计算化学 物理 冶金 地质学 工程类 海洋学 量子力学
作者
Yixue Duan,Bolong Li,Kai Yang,Zheng Gong,Xianghe Peng,Liang He,Derek Ho
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Science+Business Media]
卷期号:17 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1007/s40820-024-01586-z
摘要

Abstract Aqueous Ni–Zn microbatteries are safe, reliable and inexpensive but notoriously suffer from inadequate energy and power densities. Herein, we present a novel mechanism of superoxide-activated Ni substrate that realizes the redox reaction featuring three-electron transfers (Ni ↔ Ni 3+ ). The superoxide activates the direct redox reaction between Ni substrate and KNiO 2 by lowering the reaction Gibbs free energy, supported by in-situ Raman and density functional theory simulations. The prepared chronopotentiostatic superoxidation-activated Ni (CPS-Ni) electrodes exhibit an ultrahigh capacity of 3.21 mAh cm −2 at the current density of 5 mA cm −2 , nearly 8 times that of traditional one-electron processes electrodes. Even under the ultrahigh 200 mA cm −2 current density, the CPS-Ni electrodes show 86.4% capacity retention with a Columbic efficiency of 99.2% after 10,000 cycles. The CPS-Ni||Zn microbattery achieves an exceptional energy density of 6.88 mWh cm −2 and power density of 339.56 mW cm −2 . Device demonstration shows that the power source can continuously operate for more than 7 days in powering the sensing and computation intensive practical application of photoplethysmographic waveform monitoring. This work paves the way to the development of multi-electron transfer mechanisms for advanced aqueous Ni–Zn batteries with high capacity and long lifetime.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李丽阳发布了新的文献求助10
1秒前
辛勤的平露完成签到,获得积分20
2秒前
隐形曼青应助369ninja采纳,获得10
3秒前
科研通AI2S应助舒适的一凤采纳,获得10
4秒前
6秒前
地球发布了新的文献求助10
6秒前
豆子发布了新的文献求助10
6秒前
lizhiqian2024发布了新的文献求助10
6秒前
Lucas应助aa采纳,获得30
7秒前
CodeCraft应助Zeno采纳,获得10
9秒前
9秒前
清平道人应助dazhuan采纳,获得50
9秒前
天天发布了新的文献求助10
10秒前
乐正绫发布了新的文献求助10
11秒前
年少丶完成签到,获得积分10
14秒前
淳于汲完成签到 ,获得积分10
14秒前
16秒前
于清绝发布了新的文献求助10
16秒前
hou完成签到,获得积分10
16秒前
宝z完成签到,获得积分10
19秒前
宋宋要成功完成签到 ,获得积分10
19秒前
希望天下0贩的0应助yang采纳,获得20
21秒前
21秒前
专注的天菱完成签到,获得积分10
21秒前
hou发布了新的文献求助10
22秒前
李健应助乐正绫采纳,获得10
24秒前
故意的花瓣完成签到,获得积分10
24秒前
李明杰发布了新的文献求助10
26秒前
李丽阳完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
Lydia发布了新的文献求助10
27秒前
devil完成签到,获得积分10
30秒前
仰泳鲫鱼完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
尊敬的问兰关注了科研通微信公众号
32秒前
35秒前
35秒前
赘婿应助zhangxu采纳,获得50
37秒前
852应助谢超采纳,获得100
37秒前
物yaa发布了新的文献求助10
39秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Health Psychology 1000
全员动态考核,锚定高质量发展:读懂同济大学教师人事改革新政的深层价值 900
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7595620
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9172266
关于积分的说明 19634758
捐赠科研通 7172848
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3267840
关于科研通互助平台的介绍 2432659
邀请新用户注册赠送积分活动 2260962