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
刚刚
上喜阿蕾发布了新的文献求助10
1秒前
zifeimo发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
等待的鱼完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
prina完成签到 ,获得积分20
5秒前
机灵小蕊发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
wonderful完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
面包小狗完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
12秒前
震南发布了新的文献求助10
12秒前
NexusExplorer应助桃子采纳,获得30
12秒前
13秒前
简单澜完成签到,获得积分10
13秒前
面包小狗发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
李半斤发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
杨逍妹发布了新的文献求助10
16秒前
瑾cc发布了新的文献求助10
17秒前
Dlan发布了新的文献求助10
17秒前
脑洞疼应助帅气的小蚂蚁采纳,获得10
18秒前
baby完成签到,获得积分10
18秒前
伏远梦发布了新的文献求助10
19秒前
qiu发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
21秒前
21秒前
22秒前
几道完成签到,获得积分10
22秒前
豆豆的姐姐完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
桃子发布了新的文献求助30
25秒前
几道发布了新的文献求助10
26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
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
Reaction of 3-Methylenedihydro-(3H)furan-2-one with Diazoalkanes. Syntheses and Crystal Structures of Spiranic Cyclopropyl Compounds 400
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 7075203
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8735532
关于积分的说明 18485559
捐赠科研通 6612063
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3129772
关于科研通互助平台的介绍 2228899
邀请新用户注册赠送积分活动 2104811