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
Akim应助carrie117采纳,获得10
1秒前
脑洞疼应助Serena采纳,获得10
1秒前
芒果大菠萝完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
乐乐应助Rick采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
科研通AI2S应助堂风采纳,获得10
3秒前
张大宝完成签到,获得积分10
3秒前
酷波er应助genhao1采纳,获得10
3秒前
小李发布了新的文献求助10
3秒前
xie完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
hoosen2008完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
4秒前
yahong发布了新的文献求助10
4秒前
刚得力发布了新的文献求助10
4秒前
淡然雁开完成签到,获得积分20
4秒前
coco发布了新的文献求助10
4秒前
LHW应助璇22采纳,获得10
5秒前
Pursuit发布了新的文献求助10
5秒前
细水上完成签到,获得积分10
5秒前
xiaokui123关注了科研通微信公众号
5秒前
关关关注了科研通微信公众号
6秒前
eternity136完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
chen完成签到,获得积分20
7秒前
黎灰完成签到,获得积分10
8秒前
杨杨发布了新的文献求助10
8秒前
大森林完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
大个应助满意无极采纳,获得10
9秒前
10秒前
10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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
2016 Venous Blood Study (VBS) (Final V3.0) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 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 7703530
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9261865
关于积分的说明 20033788
捐赠科研通 7279092
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3294600
关于科研通互助平台的介绍 2449847
邀请新用户注册赠送积分活动 2301371