Nghiên cứu đúc phôi hợp kim Zn-Al và khảo sát tính chất điện hoá khi ứng dụng làm anốt cho pin sạc Zinc-ion

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Nguyễn Bá Kiên
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Lê Quốc Huy
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Nguyễn Thị Thu Trang
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Đặng Xuân Thủy
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Đỗ Lê Hưng Toàn
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Nguyễn Linh Giang
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Võ Trần Anh
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam

Từ khóa:

anốt hợp kim Zn-Al
pin sạc Zinc-ion
sự phát triển nhánh cây

Tóm tắt

Kẽm kim loại là vật liệu làm anốt tiềm năng cho pin sạc zinc-ion với dung lượng riêng lý thuyết cao, giá thành thấp, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, anốt Zn kim loại có hiệu suất coulombic thấp và sự phát triển các cấu trúc hình nhánh cây trên bề mặt kẽm khi sạc/xả làm hạn chế ứng dụng thực tế của chúng. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả hợp kim hoá Zn kim loại với Al bằng phương pháp luyện kim đơn giản và khảo sát các đặc tính điện hoá của các hợp kim này khi ứng dụng làm anốt cho pin sạc Zinc-ion. Kết quả cho thấy, hợp kim Zn88Al12 có hiệu suất sạc/xả tốt hơn rất nhiều so với các hợp kim Zn50Al50 và Zn. Đặc biệt ở mật độ dòng điện cao tại 1,0 mA/cm2 và 0,5 mAh/cm2, hợp kim Zn88Al12 có thể hoạt động với điện thế ổn định với khoảng thời gian kéo dài tới 140h. Hợp kim Zn88Al12 khi ứng dụng làm anốt kết hợp với vật liệu trên cơ sở V2O5 làm catốt đạt dung lượng riêng cao khoảng 300 mAh/g ở mật độ dòng điện sạc-xả 50 mA/g.

Tài liệu tham khảo

    [1] Zhang, X. Chen, M. Yu, Z. Niu, F. Cheng, and J. Chen, “Materials chemistry for rechargeable Zinc-ion batteries”, Chem. Soc. Rev.,
    vol. 49, no. 13, pp. 4203-4219, 2020. https://doi.org/10.1039/C9CS00349E
    [2] Dunn, H. Kamath, and J.M. Tarascon, “Electrochemical energy storage for the grid: a battery of choices”, Science, vol. 334, no. 6058, pp. 928-935, 2011. https://doi.org/10.1126/science.1212741
    [3] Y. ShangandD. Kundu, “A path forward for the translational development of aqueous zinc-ion batteries”, Joule, vol. 7, no. 2, pp. 244–250, 2023. https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.01.011
    [4] Kim et al., “Metallic anodes for next generation secondary batteries”, Chem. Soc. Rev., vol. 42, no. 23, pp. 9011-9034, 2013. https://doi.org/10.1039/C3CS60177C
    [5] Ma et al., “Realizing high zinc reversibility in rechargeable batteries”, Nat. Energy., vol. 5, no. 10, pp. 743-749, 2020. https://doi.org/10.1038/s41560-020-0674-x
    [6] Liu, J.G. Wang, Z. You, C. Wei, F. Kang, and B. Wei, “Rechargable aqueous zinc-ion batteries: Mechanism, design strategies and future perspectives”, Materials Today, vol. 42, pp. 73-98, 2021. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.08.021
    [7] B. Kien, N.H.L Truong, L.D. Binh, V.T. Anh, N.T.T. Trang, and L.Q. Huy, “Hydrothermal Synthesis of Layered MoS2 and Evaluation of Electrochemical Performances As Cathode Material for Rechargeable Zn-Ion Batteries”, The University of Danang - Journal of Science and Technology, vol. 21, no. 9.1, pp. 40-44, 2023.
    [8] Pan et al., “Reversible aqueous zinc/manganese dioxide energy storage from conversion reaction”, Nat. Energy, vol. 1, pp. 1-7, 2016. https://doi.org/10.1038/nenergy.2016.39
    [9] Yan et al., “Water-lubricated intercalation in V2O5.nH2O for high capacity and high-rate aqueous rechargable zinc batteries”, Advanced Materials, vol. 30, no. 1 , pp. 1703725, 2017. https://doi.org/10.1002/adma.201703725
    [10] Liang et al., “Aqueous Zinc-Ion Storage in MoS2 by Tuning the Intercalation Energy”, Nano Lett., vol. 19, no. 5, pp. 3199–3206, 2019. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b00697
    [11] Li , S. Jin, L. A. Archer, and L. F. Nazar, “Toward practical zinc-ion batteries for electrochemical storage”, Joule, vol. 6, no. 8, pp. 1733–1738, 2022. https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.06.002
    [12] Zeng, J. Hao, Z. Wang, J. Mao, and Z. Guo, “Recent progress and perspectives on aqueous Zn-based rechargeable batteries with mild aqueous electrolytes”, Energy Storage Materials, vol. 20, pp. 410-437, 2019. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.04.022
    [13] E. Durmus et al., “Influence of Al alloying on the electrochemical behavior of Zn electrodes for Zn-Air batteries With Neutral Sodium Chlorids Electrolyte”, Frontiers in Chemistry, vol 7, pp.1-13, 2019. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00800
    [14] A. Elia et al., “An overview and future perspectives of aluminium batteries”, Advanced Materials, vol. 28, no. 35, pp. 7564-7579, 2016. https://doi.org/10.1002/adma.201601357
    [15] Li et al., “Alloying strategy for high performance zinc metal anodes”, ACS Energy Lett., vol. 8, no. 1, pp. 457-476, 2023. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01960
    [16] Nguyen et al., “Atomic-scale insights into the oxidation of aluminium”, ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 10, no. 3, pp. 2230-2235, 2018. https://doi.org/10.1021/acsami.7b17224
    [17] R. S. Ganesh et al., “Influence of Al doping on the structural, morphological, optical, and gas sensing properties of ZnO nanorods”, J. Alloys Compd., vol. 698, pp. 555-564, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.12.187
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Jan 31, 2024
Download
PDF
Cách trích dẫn
Nguyễn Bá Kiên, Lê Quốc Huy, Nguyễn Thị Thu Trang, Đặng Xuân Thủy, Đỗ Lê Hưng Toàn, Nguyễn Linh Giang, và Võ Trần Anh. “Nghiên cứu đúc phôi hợp Kim Zn-Al Và khảo sát tính chất điện Hoá Khi ứng dụng làm anốt Cho Pin sạc Zinc-Ion”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 22, số p.h 1, Tháng Giêng 2024, tr 48-51, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8929.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##

Các bài báo tương tự

Bạn cũng có thể bắt đầu một tìm kiếm tương tự nâng cao cho bài báo này.

Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả