Aus dem berüchtigten Zink Dendrit Wachstum: Titel: Arbeitsprinzip von PPGA: Passivierende Zinkoberfläche und modulierende Wasserstoffbindungsnetzwerk

Die wasserlösliche PPGA wird in der Industrie als kathodischer Korrosionsinhibitor häufig eingesetzt, wodurch die Skalierungsbildung auf substöichiometrischer Ebene effektiv gestoppt wird, indem in einem oder mehreren Schritten der Skalierungsbildungsprozesse wie Aggregation, Keimbildung, Kristallwachstum und Agglomeration334. 35,36.

suffers from zinc dendrite growth and parasitic HER during the charging process, both of which lead to low coulombic efficiency and poor cycling stability47,48,49. To evaluate the capability of PPGA for flow battery applications, we assembled a Zn|PZS|V2O5 flow battery with a flow rate of 20 mL min−1 and a capacity of 20 mAh. As shown in Fig. 6a, the flow battery exhibited a high initial CE of 96.5% at 20 mA cm−2, 20 mAh, which gradually increased to 99.5% after 20 cycles. In contrast, the flow battery with BZS as the catholyte experienced a low initial CE of 88.2% and quickly dropped to 70.2% after 20 cycles. The coulombic efficiency of the flow battery with PZS was maintained at a high level during the following 100 cycles at 20 mA cm−2, 20 mAh (Fig. 6b). The flow battery with BZS as the catholyte encountered a fast capacity decay and finally short-circuited after 50 cycles at 20 mA cm−2, 20 mAh (Fig. 6c). Notably, the flow battery with PZS as the catholyte exhibited a stable capacity of 18.5 mAh at 20 mA cm−2, 20 mAh for 200 cycles without any capacity loss or short circuit. The voltage efficiency of the flow battery with PZS as the catholyte was maintained at a high level during the 200 cycles at 20 mA cm−2, 20 mAh (Fig. 6d). Instead, the voltage efficiency of the flow battery with BZS as the catholyte quickly dropped to 60% after 50 cycles at 20 mA cm−2, 20 mAh. The flow battery with PZS as the catholyte exhibited a high energy efficiency of 96% at 20 mA cm−2, 20 mAh, which gradually increased to 99% after 20 cycles (Fig. 6e). In contrast, the flow battery with BZS as the catholyte showed a low initial energy efficiency of 84% and quickly dropped to 66% after 20 cycles. The energy efficiency of the flow battery with PZS was maintained at a high level during the following 100 cycles at 20 mA cm−2, 20 mAh (Fig. 6f). The flow battery with BZS as the catholyte encountered a fast energy efficiency decay and finally short-circuited after 50 cycles at 20 mA cm−2, 20 mAh (Fig. 6g). Notably, the flow battery with PZS as the catholyte exhibited a stable energy efficiency of 96% at 20 mA cm−2, 20 mAh for 200 cycles without any capacity loss or short circuit.

leidet unter Zinkdendritwachstum und parasitär sie während des Ladungsprozesses, die beide zu einer geringen Coulomb -Effizienz und einer schlechten Fahrradstabilität 47,48,49 führen. Um die Fähigkeit von PPGA für Strömungsbatterienanwendungen zu bewerten, montierten wir eine Zn | PZS | V2O5 -Durchflussbatterie mit einer Durchflussrate von 20 ml min - 1 und einer Kapazität von 20 mAh. Wie in 6A gezeigt, zeigte die Durchflussbatterie bei 20 mA cm - 2, 20 mAh einen hohen anfänglichen CE von 96,5%, der nach 20 Zyklen allmählich auf 99,5% erhöhte. Im Gegensatz dazu verzeichnete die Durchflussbatterie mit BZS als Katholyt einen niedrigen anfänglichen CE von 88,2% und fiel nach 20 Zyklen schnell auf 70,2%. Die Coulomb -Effizienz der Durchflussbatterie mit PZ wurde während der folgenden 100 Zyklen bei 20 mA cm - 2, 20 mAh auf einem hohen Niveau gehalten (Abb. 6b). Die Durchflussbatterie mit BZS als Katholyt auf einen Abfall der schnellen Kapazität und schließlich kurzverkleidet nach 50 Zyklen bei 20 mA cm-2, 20 mAh (Abb. 6c). Bemerkenswerterweise zeigte die Durchflussbatterie mit PZS als Katholyt eine stabile Kapazität von 18,5 mAh bei 20 mA cm - 2, 20 mAh für 200 Zyklen ohne Kapazitätsverlust oder Kurzschluss. Die Spannungseffizienz der Durchflussbatterie mit PZS als Katholyt wurde während der 200 Zyklen bei 20 mA cm - 2, 20 mAh auf einem hohen Niveau gehalten (6D). Stattdessen fiel die Spannungseffizienz der Durchflussbatterie mit BZS, als der Katholyt nach 50 Zyklen bei 20 mA cm - 2, 20 mAh schnell auf 60% fiel. Die Durchflussbatterie mit PZS als Katholyt zeigte eine hohe Energieeffizienz von 96% bei 20 mA cm - 2, 20 mAh, was nach 20 Zyklen allmählich auf 99% erhöhte (Abb. 6E). Im Gegensatz dazu zeigte die Durchflussbatterie mit BZS als Katholyt eine niedrige anfängliche Energieeffizienz von 84% und fiel nach 20 Zyklen schnell auf 66%. Die Energieeffizienz der Durchflussbatterie mit PZ wurde während der folgenden 100 Zyklen bei 20 mA cm - 2, 20 mAh auf einem hohen Niveau gehalten (Abb. 6f). Die Durchflussbatterie mit BZS als Katholyt stieß auf einen schnellen Verfall der Energieeffizienz und schließlich kurzüberschreitend nach 50 Zyklen bei 20 mA cm-2, 20 mAh (Abb. 6g). Bemerkenswerterweise zeigte die Durchflussbatterie mit PZS als Katholyt eine stabile Energieeffizienz von 96% bei 20 mA cm - 2, 20 mAh für 200 Zyklen ohne Kapazitätsverlust oder Kurzschluss.

a Initial coulombic efficiency, b coulombic efficiency, c capacity, d voltage efficiency, e initial energy efficiency, f energy efficiency, and g capacity of Zn|PZS|V2O5 flow batteries at 20 mA cm−2, 20 mAh. All tests were performed at around 25 oC. The positive electrode mass loading is around 20 mg cm−2.output

Eine anfängliche Coulomb -Effizienz, B -Coulomb -Effizienz, C -Kapazität, D -Spannungseffizienz, E anfängliche Energieeffizienz, F -Energieeffizienz und G -Kapazität von Zn | Pzs | V2O5 -Durchflussbatterien bei 20 mA cm - 2, 20 mAh. Alle Tests wurden bei etwa 25 OC durchgeführt. Die positive Belastung der Elektrodenmassen liegt bei etwa 20 mg cm - 2.output