镁空气电池的「漏洞」革命:用缺陷打造高性能能源 —科学家在阳极保护膜上「挖洞」,破解电压与效率不可兼得的百年难题
2025-05-27 14:49:45 作者:材料科学和技术 来源:材料科学和技术 分享至:


 

 

图片解析

 

 

 

 

 

(a) WC520合金和(b) FC520合金的SEM图像;(c) FC520合金的TEM分析;(d) WC520合金和(e) FC520合金的EBSD-IPF映射。

2 (a) 浸泡过程中氢体积随时间变化及(b) 通过失重和氢体积计算的平均腐蚀速率;(c) 浸泡36小时后的极化曲线和(d) EIS图谱;(e) WC520合金和(f) FC520合金浸泡36小时后的Mott-Schottky曲线。

浸泡168小时后合金的表面(a, c)和截面(b, d)形貌:(a, b) WC520合金;(c, d) FC520合金。

4浸泡168小时后腐蚀产物的XPS分析:(a-1a-4) WC520合金;(b-1b-4) FC520合金。

不同电流密度下合金的放电性能(3.5 wt% NaCl电解液,持续10小时): (a, b) WC520FC520合金的放电曲线;(c) 阳极效率;(d, e) 实时氢体积变化;(f) 比容量和能量密度。

放电10小时后去除产物的表面形貌(电流密度:2.551020 mA cm²): (a-1d-2) WC520合金;(e-1h-2) FC520合金。

FC520合金放电3分钟后的表面形貌(2.5 mA cm²)及SKPFM分析: (a, b) 表面形貌;(c) 表面电位图;(d) 电位线剖面。

8 2.5 mA cm²放电10小时后的表面(a, c)和截面(b, d)形貌: (a, b) WC520合金;(c, d) FC520合金。

9 FC520合金放电30分钟后的截面形貌(2.5 mA cm²)。

10 放电产物的XPS分析(2.5 mA cm²10小时):(a) WC520合金;(b) FC520合金。

11 放电产物的TEM分析(2.5 mA cm²10小时):(a) WC520合金;(b) FC520合金。

12 放电产物的XRD精修结果(2.5 mA cm²10小时): (a) WC520合金;(b) FC520合金;(c) MgY(OH)中阳离子空位占比;(d) 含空位的晶体结构模型。

13 放电5小时和10小时的CLSM三维表面形貌: (a-1a-6) WC520合金;(b-1b-6) FC520合金。

14 (a) 开路电位;(b) 2.5 mA cm²半电池放电曲线;(c) 放电后的EIS图谱;(d) 拟合的电荷转移电阻(Rₑₜ)和膜电阻(Rf);(e, f) 等效电路及放电过程示意图;(g, h) 放电后的Mott-Schottky曲线;(i) WC520合金在不同电流密度下的受主载流子浓度。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 放电产物中Mg²的空位跳跃迁移机制示意图。 




课题组简介

 

 

 

 

 

哈尔滨工程大学张景怀教授(课题组)主要从事镁合金微结构调控发展高性能镁合金应用基础研究,涉及不同尺度微观结构表征,强度、塑性/成形性、耐蚀、放电等性能及其协同提升。主持和参与国家自然科学基金、国家重点研发计划、领域基金重点项目等10余项国家级项目;近年来在Nature Communications、Acta Materialia、International Journal of Plasticity、Journal of Materials Science & Technology、Corrosion Science、Scripta Materialia等发表SCI学术论文170余篇,已引用8800余次,单篇最高引用700余次,16篇入选ESI热点/高被引论文,连续5年入选全球前2%顶尖科学家榜单。

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