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
称心尔烟完成签到 ,获得积分10
1秒前
如意铅笔完成签到,获得积分10
1秒前
Akim应助缥缈的晓瑶采纳,获得10
1秒前
2秒前
Lee发布了新的文献求助10
2秒前
我眼里的雨完成签到,获得积分10
3秒前
fusheng完成签到 ,获得积分0
3秒前
安静马里奥完成签到,获得积分10
5秒前
可恶的鼠完成签到,获得积分10
5秒前
如意铅笔发布了新的文献求助10
5秒前
浮生完成签到 ,获得积分10
6秒前
行走的荷尔蒙应助齐嘉懿采纳,获得10
7秒前
无糖完成签到,获得积分10
7秒前
星辰大海应助盛乾衣采纳,获得10
8秒前
xuxu给xiaolizi的求助进行了留言
9秒前
超帅水杯完成签到,获得积分10
9秒前
Orange应助傲娇的破茧采纳,获得10
9秒前
头秃的SCY应助温柔丸子采纳,获得10
13秒前
依依完成签到,获得积分10
14秒前
16秒前
16秒前
stlibhgq应助如意铅笔采纳,获得10
17秒前
852应助Maxw采纳,获得10
17秒前
19秒前
虚幻孤丹发布了新的文献求助10
20秒前
刻苦丹秋完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
Owen应助Zee采纳,获得10
21秒前
时光完成签到,获得积分10
22秒前
快乐如云朵完成签到 ,获得积分10
22秒前
25秒前
meng完成签到,获得积分10
25秒前
共享精神应助电容器采纳,获得10
26秒前
大笨猪whr发布了新的文献求助10
26秒前
28秒前
科研通AI6.2应助程意善采纳,获得10
28秒前
顾矜应助齐嘉懿采纳,获得10
30秒前
30秒前
行走的荷尔蒙给怡然的睿渊的求助进行了留言
31秒前
呆呆不呆Zz完成签到,获得积分10
31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
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
Lengua e imagen en la comunicación digital 500
A First Course in Options Pricing Theory 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 7477631
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9071595
关于积分的说明 19342876
捐赠科研通 7095388
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3246608
关于科研通互助平台的介绍 2416061
邀请新用户注册赠送积分活动 2231960