De la célèbre croissance du zinc dendrite: Titre: Principe de travail de PPGA: surface du zinc passivante et réseau de liaison hydrogène à eau module

Le PPGA soluble dans l'eau est largement utilisé dans les industries en tant qu'inhibiteur de la corrosion cathodique, interrompant efficacement la formation d'échelle au niveau substoechiométrique en intervenant dans une ou plusieurs étapes des processus de formation d'échelle, tels que l'agrégation, la nucléation, la croissance cristalline et l'agglomération33,34, 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.

Souffre de la croissance de la dendrite en zinc et de la parasite pendant le processus de charge, qui conduisent tous deux à une faible efficacité coulombique et une mauvaise stabilité du cyclisme47,48,49. Pour évaluer la capacité de PPGA pour les applications de batterie de débit, nous avons assemblé une batterie de flux Zn | Pzs | V2O5 avec un débit de 20 ml min - 1 et une capacité de 20 mAh. Comme le montre la figure 6A, la batterie de débit présentait une CE initiale élevée de 96,5% à 20 mA cm - 2, 20 mAh, qui a progressivement augmenté à 99,5% après 20 cycles. En revanche, la batterie de flux avec BZS comme catholyte a connu une faible CE initiale de 88,2% et a rapidement chuté à 70,2% après 20 cycles. L'efficacité coulombique de la batterie d'écoulement avec des PZ a été maintenue à un niveau élevé au cours des 100 cycles suivants à 20 mA cm - 2, 20 mAh (figure 6B). La batterie d'écoulement avec des BZS alors que le catholyte a rencontré une désintégration rapide de la capacité et finalement court-circuité après 50 cycles à 20 mA cm - 2, 20 mAh (Fig. 6C). Notamment, la batterie d'écoulement avec des PZ comme catholyte présentait une capacité stable de 18,5 mAh à 20 mA cm - 2, 20 mAh pour 200 cycles sans aucune perte de capacité ni court-circuit. L'efficacité de tension de la batterie d'écoulement avec des PZ comme catholyte a été maintenue à un niveau élevé au cours des 200 cycles à 20 mA cm - 2, 20 mAh (Fig. 6d). Au lieu de cela, l'efficacité de tension de la batterie d'écoulement avec des BZS car le catholyte a rapidement chuté à 60% après 50 cycles à 20 mA cm - 2, 20 mAh. La batterie d'écoulement avec des PZ comme catholyte présentait une efficacité énergétique élevée de 96% à 20 mA cm - 2, 20 mAh, qui a progressivement augmenté à 99% après 20 cycles (figure 6E). En revanche, la batterie de flux avec BZS comme catholyte a montré une faible efficacité énergétique initiale de 84% et a rapidement chuté à 66% après 20 cycles. L'efficacité énergétique de la batterie d'écoulement avec des PZ a été maintenue à un niveau élevé au cours des 100 cycles suivants à 20 mA cm - 2, 20 mAh (figure 6F). La batterie d'écoulement avec des BZS alors que le catholyte a rencontré une désintégration rapide de l'efficacité énergétique et finalement court-circuité après 50 cycles à 20 mA cm - 2, 20 mAh (figure 6G). Notamment, la batterie de flux avec des PZ comme catholyte présentait une efficacité énergétique stable de 96% à 20 mA cm - 2, 20 mAh pour 200 cycles sans aucune perte de capacité ni court-circuit.

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

Une efficacité coulombique initiale, une efficacité coulombique B, une capacité C, une efficacité de tension D, une efficacité énergétique initiale, une efficacité énergétique et une capacité G de Zn | Pzs | V2O5 FLOW BATTÉRIES À 20 MA CM - 2, 20 MAH. Tous les tests ont été effectués à environ 25 OC. La charge de masse d'électrode positive est d'environ 20 mg cm - 2