外文翻译--高能量锌离子反应：可充锌离子电池（中文）

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1、PDF外文：http:/ 中文 2405 字  出处： Angewandte Chemie, 2012, 124(4): 957-959  材料科学与工程学院  本科毕业设计（论文）外文资料翻译        原文名称       Energetic Zinc Ion Chemistry: The Rechargeable Zinc Ion Battery* 原文作者      Chengjun Xu, Baohua Li, Hongda Du, and Feiyu

2、 Kang* 原文出版物    Angewandte Chemie  翻译内容页码  1-4 中文名称      高能量锌离子反应：可充锌离子电池   高能量锌离子反应：可充锌离子电池  储能设备现在推动着我们的世界。 一个理想的储能装置 ,其特点是高容量 ,有快速充放电能力、安全、环境友好、且成本低。对今天的社会来说，这些特点非常重要。 我们的社会一直在寻求这样的理想设备：可应用于不同的需求 诸如消费电子产品、电动汽车 ,交通和军事。 然而 ,现有的 水溶液电池或动力式超级电容器远未达到最终的目标。我们

3、在此报告一个独特的锌离子电池。为制作新型安全、环保锌离子电池做准备。 锌 离子电池可以储存高容量 ,并且可以在 30 秒 内快速充放电。      电池如碱性 Zn/MnO2,锂离子 ,金属氢 化 (镍 ),铅酸 (Pb酸 ),镍镉电池被广泛使用 ，例如 ,自从他们 在 1860 年发明电池之后，碱性  Zn/MnO2 电池已经成为年度100 亿美元市场的电池的主导者 1 3。众所周知 ,高能量 电池通常提供有限的动力 ,而超级电容器提供低能量市场。 锂离子电池 具有高功率和高能量密度特性 ,但安全与环境问题不容忽视 5、 6。二次电池需要新型电池 化学

4、和结构，这种电池需要高容量和快速充放电性能，除此之外还应具有安全性和 环保性 的特性。      在此 ,我们提出一个安全环保 型的电池： -MnO2作 阴极 ,锌作阳极， ZnSO4 或  Zn(NO3)2水溶液作电解液 (如图 1)。  以下两个电化学过程 见方程式 (1)和 (2)。首先 ,在含 Zn离子的水溶液中 ,锌可迅速溶解 Zn2+离子且能可逆的沉积还原为锌 ,电量可达 820 mAh/g3, 4。其次 ,我们发现在温和的系统中， Zn2+离子可以 可逆地插入到多孔的 -MnO2中 ,最终结果为 210 mAh/g5 。这两个过程

5、都涉及到参与 Zn2+离子反应的温和电解质。因此 ,我们使 Zn2+离子作为中间产物与 -MnO2 配合做成一个新的可充电 电池。 电池如 图 1 所示。放电时 ,阳极锌溶解成 Zn2+离子形式 ,然后迅速扩散嵌入 -MnO2 阴极 ,形成一个环形电流。由于电荷储存机制是基于 Zn2+离子在阳极和阴极之间迁移，因此我们将它定义为锌离子电池（ ZIB)  图 1 如图所示为锌离子化学电池。 Zn2+离子在阴极 -MnO2 的孔隙和阳极锌之间迁移。在左上角的插图表明 MnO2的结构是以 MnO6八面体为基本单元的。       与铅、锂、镁、镉相比， 锌是一

6、种无毒、丰富和低成本的资源。在温和的ZnSO4 或  Zn(NO3)2 水溶液中 ,锌的电化学溶解和沉积过程可能出现 高于和低于  0 V vs. Zn2+/Zn，如图 2(红色线 )7-12。 由于其相对较低的潜力 ,这种快速、可逆过程是理想的阳极反应 方程 (1)。               ZnZn2+2e-                           &nbs

7、p;   （ 1）  相比之下 -MnO2 的结构框架包含 大而稳定的孔隙 ,可以填满不同阳离子 ,如Zn2+离子。最近 ,我们提出了一种多价阳离子电荷存储机制并且发现了在温和Zn(NO3)2电解液中， Zn2+离子可以存储在 -MnO2的孔隙中 13-20。插入 阴极的锌离 子电层可被 X 射线光电子能谱 (XPS)或 X 射线衍射 (XRD)测量 。如图 2a 所示 (蓝线 )，在 1.3 V 和 1.7 V 附近有两个可分辨的峰值。我们在 新型 的阴极进行了 XPS,XRD分析 ,脱附 (稳压器在 1.7 V),和 嵌 入 (稳压器在 1.3 V)。新型的 MnO2电极的 锌 2 p核心层次光谱 脱附 和 嵌 入状态如图 2 b 所示。从 脱附 到 嵌 入，锌 2 p 强度的急剧增大显然证实了 Zn2+离子在阴极的嵌入和脱附 。新型的 -MnO2电极 XRD 图谱 ,脱附 和 嵌 入状态如图 2c 所示。在 嵌 入状态 ,ZnMn2O4的形成清楚地证实了 Zn2+离子 进