大规划储能用低本钱氢-钠二次气体电池

  氢气二次电池因为具有十分超卓的倍率功用、低的过电势及优异的循环安稳性，有望被使用于大规划储能。可是，现有报导的氢气二次电池一般运用镍基正极或铂基负极催化剂，相对高的本钱约束了其实践使用。因而，探究低本钱、可继续的氢气二次电池成为现在重视的焦点。

  别的，水系钠离子电池因为其固有的高安全性和低本钱的优势相同被认为是大规划储能最具远景的技能之一。可是，水系钠离子电池负极的挑选有限。因而，钠离子电池正极和锌负极组成的混合离子电池成为了研讨的热门。这类电池能够结合水系钠离子电池和锌离子电池的优势，可是锌负极的腐蚀、枝晶成长等问题仍影响了相关电池使用。

  受上述研讨成果的启示，复旦大学王永刚教授提出了一种低本钱的碱性H2/Na0.44MnO2气体电池，它包含Na0.44MnO2正极、H2负极、NiMoCo基负极催化剂及碱性电解质(6 M NaOH)。此气体电池的运转触及Na+在Na0.44MnO2正极中的嵌入/脱出和H+/H2在NiMoCo催化负极中的可逆转化。在0.6-1.5 V的电压范围内，碱性H2/ Na0.44MnO2气体电池显现出高可逆容量(0.2 C的电流密度下，比容量可达95.2 mAh g-1)和较好的安稳性(在1 C的电流密度下，500次循环后的容量坚持率为81.9%)。鉴于其本钱低价，环境友好和高的安全性，碱性H2/Na0.44MnO2电池有望被使用于大规划储能。

  立异性的将水系钠离子电池正极与氢气负极结合，构建了碱性H2/Na0.44MnO2气体电池。

  Na0.44MnO2正极资料本钱低价、结构安稳，NiMoCo基负极催化剂具有优异才能的催化活性。

  碱性H2/Na0.44MnO2气体二次电池显现出高的可逆容量和较好的循环安稳性。

  ▲图2a, 2b 分别是制得Na0.44MnO2样品的XRD图谱和微结构示意图。Na0.44MnO2的晶体结构展现了由两种不同发起类型组成的三维结构。这些发起包含由边际同享MnO5八面体构成的两层和三重金红石型链，以及同享角的MnO5金字塔的单链。在该结构内，Na2和Na3位点坐落宽阔的S形通道内，答应可逆的插层。相比之下，Na1位点坐落一个较小的五边形发起中，精华移动性(图2b)。TEM图画显现其为典型的棒状结构(图2c)。

  (a) 碱性H2/Na0.44MnO2气体电池在0.1 mV s-1下前五圈的CV曲线 C 的电流密度循环五圈的典型充放电曲线，(c)倍率功用，(d)不同电流密度下的恒电流放电/充电曲线 C 下的循环功用和库仑功率。

  ▲咱们对碱性H2/Na0.44MnO2气体电池进行了电化学功用测验。CV曲线 V电位窗口内有六对氧化复原峰，对应钠离子嵌入和脱出进程的六个可逆相转化 (图4a)。充放电曲线显现其初次放

  综上所述，咱们使用低本钱的双功用催化剂(即NiMoCo包覆泡沫镍)成功规划了一种新式碱性H2/Na0.44MnO2气体电池，该电池的运转经过Na+在正极Na0.44MnO2中的嵌入/脱出和负极中的H2/H+转化(HER/HOR)来完成。在0.6-1.5 V的电压范围内，碱性H2/Na0.44MnO2气体电池获得了高的可逆容量(0.2 C时为95.2 mAh g-1)和较好的循环安稳性(在1 C下循环500次的容量坚持率为81.9%。该碱性H2/Na0.44MnO2气体电池具有本钱低价、环境友好和高安全性的长处，为规划储能供给了前瞻性的挑选。

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