1.基于纤维电极的 SESD 的构建:使用碳纤维作为电流收集器,玻璃纤维基质作为隔膜,以形成不含易燃有机电解质的准固态锌基电池和/或混合超级电容器,作为储能组件。
2.开发准固态电解质以扩大器件电压窗口并实现低温运行:采用深度共晶溶剂来破坏锌离子和水的溶剂化层,从而形成缺水的溶剂化结构,以抑制锌阳极处的副反应和枝晶形成。
3.对机械性能和电化学性能的详细分析:除了对所制备的电极材料和器件进行常规的电化学和机械性能测试外,还将采用我们开发的一种原位机械-电化学测试方法,来评估在机械载荷作用下所制备的自支撑储能器件的能量存储性能。
4.对失效行为及锌枝晶抑制的机理研究:界面始终在我们所设计的超级电容器单元(SESDs)的整体性能中起着至关重要的作用。界面失效可能由机械或电化学负载引发。为解决这一问题,我们将使用 COMSOL 软件模拟电极与电解质之间的失效行为,并结合实验结果来探究其背后的失效机制。为解决这一问题,我们将使用 COMSOL 软件模拟电极与电解质之间的失效行为,并结合实验结果来探究其背后的失效机制。
5.界面工程:通过设计薄缓冲层、调控插层宿主、进行界面预处理以及使用电解液添加剂,旨在降低界面电阻、稳定电极/电解液接触,并有效抑制枝晶穿透及氢气析出,提高电池界面稳定性。
6.电解液工程:开发先进水系电解液体系,包括功能性添加剂、混合体系以及水凝胶基配方,以拓宽电化学稳定窗口、减缓腐蚀反应并提升离子导电性,从而增强整体电化学性能。
7.固态电解质材料:探索硫化物、氧化物、卤化物及聚合物基固态电解质,兼具高离子导电性、宽电化学稳定性及优异热稳定性,为安全、高效的固态电池体系提供材料支撑。
8.制造与可扩展性:创新经济高效且可规模化的制备工艺(如涂带、共烧结及卷对卷加工),以推动商业化进程,同时实现安全性、性能和成本的最佳平衡。
