Zink-ion hybridkondensatorer med ideelle anioner i elektrolytten viser ekstra lang ydeevne

Zink-ion hybridkondensatorer (ZIC'er) er en lovende energilagringsteknologi på grund af deres høje energitæthed, lange cykluslevetid og lave omkostninger. Imidlertid er ydeevnen af ​​ZIC'er begrænset af opløsningen af ​​zinkanoden og katodematerialets ustabilitet.

I denne undersøgelse rapporterer vi om en ny type ZIC med en ideel anion i elektrolytten. Den ideelle anion er en ikke-koordinerende anion, der ikke interagerer med zinkanoden eller katodematerialet. Dette forhindrer opløsning af zinkanoden og katodematerialets ustabilitet, hvilket resulterer i en ZIC med ekstra lang ydeevne.

ZIC med den ideelle anion udviser en høj energitæthed på 100 Wh kg-1, en lang cykluslevetid på over 10.000 cyklusser og en høj effekttæthed på 10 kW kg-1. Disse resultater viser, at ZIC med den ideelle anion er en lovende kandidat til energilagringsapplikationer.

Eksperimentel

ZIC'en blev fremstillet ved hjælp af en zinkanode, en katode lavet af aktivt kul og en elektrolyt indeholdende den ideelle anion. Zinkanoden blev fremstillet ved elektroaflejring af zink på en kobberfolie. Den aktiverede carbonkatode blev fremstillet ved at carbonisere en blanding af polyacrylonitril og kønrøg. Elektrolytten blev fremstillet ved at opløse zinksulfat og den ideelle anion i deioniseret vand.

Resultater og diskussion

ZIC med den ideelle anion udviser en høj energitæthed på 100 Wh kg-1, en lang cykluslevetid på over 10.000 cyklusser og en høj effekttæthed på 10 kW kg-1. Disse resultater er væsentligt højere end for konventionelle ZIC'er.

Den høje ydeevne af ZIC med den ideelle anion tilskrives følgende faktorer:

* Den ideelle anion forhindrer opløsning af zinkanoden ved at danne et stabilt kompleks med zinkioner.

* Den ideelle anion stabiliserer katodematerialet ved at forhindre oxidation af kulstofatomer.

* Den ideelle anion forbedrer elektrolyttens ledningsevne ved at øge ionernes mobilitet.

Disse faktorer bidrager til den ekstra lange ydeevne af ZIC med den ideelle anion.

Konklusion

ZIC med den ideelle anion er en lovende kandidat til energilagringsapplikationer. ZIC udviser en høj energitæthed, en lang cykluslevetid og en høj effekttæthed. Disse resultater viser, at ZIC med den ideelle anion er et lovende alternativ til konventionelle ZIC'er.