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High performance Zn-I_(2)battery with acetonitrile electrolyte working at low temperature

Nano Research 2022年第4期15卷 3170-3177页

作者： Chunlai Song Zongshuai Gong Chong Bai Fengshi Cai Zhihao Yuan Xizheng Liu School of Materials Science and Engineering Tianjin Key Laboratory of Photoelectric Materials&DevicesKey Laboratory of Display Materials and Photoelectric Devices of Ministry of EducationTianjin University of TechnologyNo.391 Binshuixi RoadTianjin 300384China

Large scale applications of metal-iodine batteries working at sub-zero degree have been challenged by the limited capacity and performance degradation.Herein,we firstly propose a Zn-I_(2)battery working at low temperature with a carbon composite material/iodine(CCM-I_(2))cathode,a Zn anode and an environmentally tolerable Zn(ClO4)2-ACN electrolyte.The CCM framework with hierarchical porous structure endows a powerful iodine-anchoring to overcome undesirable dissolution of iodine in organic electrolyte,and the Zn(ClO4)2-ACN electrolyte with low freezing point and high ionic conductivity enhances the low temperature performance.The synergies enable an efficiently reversible conversion of Zn-I_(2)battery even at-40℃.Therefore,the resultant Zn-I_(2)battery delivers a high specific capacity of 200 mAh·g^(-1),which is fairly approximate to the theoretical capacity of I_(2)(211 mAh·g^(-1))and a superior cycling stability with minimal capacity fading of 0.00043%per cycle over 7,000 times under 2C at-20℃.Furthermore,even at-40℃,this Zn-I_(2)battery still exhibits a good capacity retention of 68.7%compared to the capacity at 25℃ and a rapid capacity-recover ability with elevating temperature change.Our results distinctly indicate this Zn-I_(2)battery can be 1competent for the practical application under low temperature operation.

关键词： Zn-I_(2)battery low temperature acetonitrile electrolyte carbon composite material high performance

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∼2.5 nm pores in carbon-based cathode promise better zinc-iodine batteries

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Chinese Chemical Letters 2024年第5期35卷 471-476页

作者： Yajun Hou Chuanzheng Zhu Qiang Wang Xiaomeng Zhao Kun Luo Zongshuai Gong Zhihao Yuan School of Materials Science and Engineering Tianjin Key Laboratory of Photoelectric Materials&DevicesTianjin University of TechnologyTianjin 300384China

The relationship mechanism between the material pore structures and cathodic iodine chemistry plays a vital role in efficient Zn-I_(2) batteries,but is unclear,retarding further advances.This work innovatively indicates a great contribution of∼2.5nm pore structure of nanocarbons to efficient iodine adsorption,rapid I^(−)↔I_(2) conversion,and polyiodide inhibition,via scrupulously designing catalysts with controllable pore sizes systematically.The I_(2)-loading within the designed nitrogen-doped nanocarbons can reach up to as high as 60.8 wt%.The batteries based on the cathode deliver impressive performances with a large capacity of 178.8 mAh/g and long-term cycling stability more than 4000 h at 5.0 C.Notably,these is no polyiodide such as I_(3)−and I_(5)−detected during the charge-discharge processes from comprehensive electrochemical cyclic voltammetry,X-ray photoelectron spectroscopy,and Raman technique.This work provides a novel knowledge-guided concept for rational pore design,promising better Zn-I_(2) batteries,which is also hoped to benefit other advanced energy technologies,such as Li-S,Li-ion,and Al-I_(2) batteries.

关键词： Zinc-iodine batteries Structure-performance relationship Iodine conversion chemistry Cathode materials Porous carbon

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大体积微孔和富吡啶氮掺杂的纳米多孔碳高效吸附碘用于高能量密度和长寿命Zn-I_(2)水电池

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Science China Materials 2023年第2期66卷 556-566页

作者：宫宗帅宋椿来柏冲赵晓梦罗志强齐高璨刘喜正王成段月琴袁志好 School of Materials Science and Engineering Tianjin Key Laboratory of Photoelectric Materials&DevicesTianjin University of TechnologyTianjin 300384China College of Engineering and Applied Sciences Nanjing UniversityNanjing 210023China

水系锌碘电池(AZIBs)是一种非常受欢迎的绿色储能技术,但它的能量密度极大地限制了其应用.在此,我们报道了一种高能量密度的可充电AZIBs,通过将高质量碘锚定到具有大微孔体积和富吡啶氮掺杂的独特分级多孔碳中来实现.多孔碳结合了微孔... 详细信息

水系锌碘电池(AZIBs)是一种非常受欢迎的绿色储能技术,但它的能量密度极大地限制了其应用.在此,我们报道了一种高能量密度的可充电AZIBs,通过将高质量碘锚定到具有大微孔体积和富吡啶氮掺杂的独特分级多孔碳中来实现.多孔碳结合了微孔对碘的强约束和氮掺杂对碘的强化学吸附的优点,可使碘的负载量高达61.6 wt%.密度泛函理论计算和实验研究表明,氮掺杂所赋予的丰富活性位点能促进AZIBs的氧化还原动力学,吡啶氮掺杂对AZIBs的吸附可逆转化比普通氮掺杂更有效.高负载碘电极在1.0 C时表现出219.3 mA h g^(-1)的高容量,优异的速率性能,以及优越的循环稳定性,在5.0 C时,循环10,000次内的容量衰减极低,每圈仅为0.00147%.由三节电池串联的初步装置,能量密度高,按电池总质量计算可达72.6 W h kg^(-1),几乎是商用铅酸和镍-镉电池能量密度的两倍.该水系电池的高能量密度和长循环寿命使其在大规模储能应用领域具有巨大潜力.

关键词：长循环寿命高能量密度容量衰减密度泛函理论计算氮掺杂多孔碳高负载循环稳定性

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小麦籽粒锌营养研究进展

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山东农业科学 2019年第10期51卷 158-166页

作者：王澜乔月彤孔玮琳龚魁杰樊庆琦王宗帅贤伟华马国兴沈玉文刘庆刘开昌夏海勇山东师范大学生命科学学院山东济南250014 山东省农业科学院作物研究所/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室/小麦玉米国家工程实验室山东济南250100 东明县农业农村局山东东明274500 东明县麦丰小麦种植专业合作社山东东明274507 东明县益康源食品有限公司山东东明274507 山东省农业科学院农业资源与环境研究所山东济南250100 青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109

锌是动植物和人体生长发育过程中必不可少的一种微量营养元素。锌元素缺乏会引发多种疾病,目前世界范围内出现缺锌症状的人口占30%以上。而小麦作为主要粮食作物在世界各地广泛种植,其籽粒中锌元素含量普遍较低。本研究归纳了前人为改... 详细信息

锌是动植物和人体生长发育过程中必不可少的一种微量营养元素。锌元素缺乏会引发多种疾病,目前世界范围内出现缺锌症状的人口占30%以上。而小麦作为主要粮食作物在世界各地广泛种植,其籽粒中锌元素含量普遍较低。本研究归纳了前人为改善小麦籽粒锌营养缺乏状况,在源-库关系调节、微肥使用、氮磷钾供应、育种手段、激素调节以及环境影响等方面开展的研究,提出了今后着重研究的方向及内容,以期为进一步实现小麦籽粒锌生物强化提供参考。

关键词：小麦籽粒锌源-库关系生物强化

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