【48812】我国科大在水系氢氯电池研讨范畴获得重要开展

  近来，我国科学技术大学化学与资料科学学院陈维课题组在世界期刊Journal of the American Chemical Society宣布了题为“Rechargeable Hydrogen-Chlorine Battery Operates in a Wide Temperature Range”的研讨型论文，并被修改选为封面文章。论文成功受到了氢氯燃料电池长处的启示，从而将其规划为可充电氢氯电池。经过分级多孔碳正极的构建和磷酸基抗冻电解液的运用，电池可在宽温区规模（40 ℃至-70 ℃）内成功约束氯气的蒸发，并激起其高的充放电渠道和高比容量。在室温下电池最大可到达4.19 mAh cm下安稳循环500圈。在超低温条件下，电池依然能够坚持与室温相同的放电渠道，在-40 ℃条件下电池可供给273 mAh g

  得益于氢气无污染和来历丰厚的特色，氢燃料电池是一种很有出路的能源技术，其间氢-氯（H2-Cl2）燃料电池因为Cl2/Cl-氧化复原电对快速的电化学动力学而有着十分显着的长处。因而，若将其规划为二次电池，氢氯电池可更大程度地发挥Cl2/Cl-电对的快速动力学、高氧化复原电位（1.36Vvs.SHE）和高比容量（755 mAh g-1）的优势。鉴于以上长处，氯基电池关于新式水系电池的开展有着十分大的使用远景。但是，蒸发性的氯气在充电过程中不能被保存，导致电池的库仑功率低和可逆性差。现在还缺少构建在不一样的温度下均具有高功能和适用性的水系氯基电池的研讨。

  本作业在前期探求发现，因为缺少氯气强亲和性位点，传统的吸附型正极难以将氯气固定，从而导致正极低的可逆性。经过规划有着十分丰厚微/介孔多孔碳（HPC）和具有三维大孔结构的碳毡所组成的分级多孔碳结构（HPC@CF），电池能够有效地将充电产生的氯气约束在正极，从而完成可逆的氢氯电池（图1）。电池在低倍率下仍能坚持较高的库伦功率，证明了其对氯气杰出的约束效果。在3mAhcm-2的充电面容量下，氢氯电池能够安稳循环500圈，展现出杰出的电化学功能。除此之外，电池在超低温下仍能杰出运转，在-70℃下仍能坚持1.1 V的放电电压和282mAhg-1的高比容量，体现出氢氯电池在超低温下使用的远景。经过X射线光电子能谱等表征手法结合榜首性原理核算，提醒了Cl2/Cl-反响产生的一起伴随着C-Cl键的可逆构成/开裂，增强了氯气正极的可逆性。这项作业为宽温区水性氯基电池和高能量密度氢气电池的规划供给了新的方向。

  我国科学技术大学化学与资料科学学院的硕士研讨生谢泽辉和博士后朱正新、刘再春为论文的一起榜首作者，我国科学技术大学化学与资料科学学院、合肥微标准物质科学国家研讨中心的陈维教师为该论文的通讯作者。水系氢氯电池的研讨作业得到我国科大人才团队项目、中心高校根本科研业务费专项和中科大-延伸石油项目资金的赞助，以及我国科学技术大学理化试验中心和微纳中心在测验表征方面供给的协助。