High-capacity aqueous imidazolium-ion battery enabled by MMZ-H+/H+ co-intercalation in a near neutral electrolyte

插层(化学) 电解质 水溶液 电池(电) 离子 化学 无机化学 有机化学 电极 物理化学 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Haiping Yu,Rui Li,Zhihui Wang,Bei Wang,Mengxiao Li,Guoqing Zhao,Xinyu Wang,Xiaorong Yan,Yuxin Hao,Huige Ma,Jingru Liu,Mingjun Hu,Jun Yang
出处
期刊:Chemical Science [Royal Society of Chemistry]
标识
DOI:10.1039/d5sc02677f
摘要

Rechargeable aqueous batteries are regarded as promising candidates for large-scale energy storage with the advantages of cost-effectiveness, environmentally friendliness, and innate safety. However, to date, most of the aqueous ion batteries that have been reported are equipped with metal cation charge carriers and encounter either poor sustainability or low reaction activity. Here, we first reported an aqueous imidazolium-ion battery with MMZ-H+/H+ as co-intercalated ions. In detail, we configured an almost neutral electrolyte with a wide electrochemical window of 2.66 V by adding an appropriate amount of alkaline 1-methylimidazole (MMZ) to 0.5 M H2SO4, and named it 50M-10S electrolyte. Due to the strong binding energy between MMZ and H+, MMZ-H+ as an entire unit can be inserted into or extracted from the HATN-3CN (hexaazatrinaphthalene-2,8,14-tricarbonitrile) electrode. The MMZ-H+ and H+ co-insertion increases the capacity by 40% compared to pure H+ insertion in this proton battery (287.6 mAh g-1 in 50M-10S electrolyte vs. 206.8 mAh g-1 in 0.5 M H2SO4 electrolyte, 0.1 A g-1). Theoretical calculations illustrated that the insertion of MMZ-H+ can further activate the unreacted N active sites due to their enhanced nucleophilicity derived from stronger electron-donating ability of ionized nitrogen sites than the protonated one. Moreover, the assembled full batteries also exhibit ultra-high specific capacity (266.6 mAh g-1, 1 A g-1) and ultra-slow degradation (capacity retention of 97%, 1 A g-1, 1000 cycles). This research further enriches the library of inserted ions and will help to understand and enhance proton storage in near-neutral electrolytes and build new battery models.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
鼠牵牛发布了新的文献求助10
5秒前
zhangmazi完成签到 ,获得积分10
5秒前
泥嚎完成签到,获得积分10
5秒前
蔡晓华完成签到,获得积分10
6秒前
香蕉新儿完成签到,获得积分10
10秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
16秒前
clxgene完成签到,获得积分10
17秒前
虫虫冲呀冲完成签到 ,获得积分10
19秒前
絮絮徐完成签到 ,获得积分10
20秒前
李健的小迷弟应助鼠牵牛采纳,获得10
25秒前
时代更迭完成签到 ,获得积分10
32秒前
安静的ky完成签到,获得积分10
35秒前
37秒前
tomf完成签到,获得积分10
38秒前
sweetrumors完成签到,获得积分10
41秒前
mengmenglv完成签到 ,获得积分0
41秒前
42秒前
一只大憨憨猫完成签到,获得积分10
42秒前
沸石完成签到 ,获得积分10
44秒前
HH完成签到,获得积分10
51秒前
cdercder应助pywangsmmu92采纳,获得10
55秒前
做实验的猫应助kiki0808采纳,获得10
56秒前
Wenjing完成签到 ,获得积分10
57秒前
herpes完成签到 ,获得积分10
59秒前
FUNG完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
翰飞寰宇完成签到 ,获得积分10
1分钟前
dddd发布了新的文献求助10
1分钟前
无敌幸运儿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
傅纶军完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CY完成签到,获得积分10
1分钟前
2275523154完成签到,获得积分10
1分钟前
Ma完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Hh完成签到,获得积分10
1分钟前
悦耳的保温杯完成签到 ,获得积分10
1分钟前
傻傻的哈密瓜完成签到,获得积分10
1分钟前
andre20完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
The Graphene Handbook (2019 Edition) 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6530280
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8323009
关于积分的说明 17817913
捐赠科研通 5631630
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932088
邀请新用户注册赠送积分活动 1908736
关于科研通互助平台的介绍 1768045