Dual-ligand zinc metal organic frameworks-derived solid-electrolyte interphase for stable zinc anode in aqueous electrolytes

วัฏภาครอยต่อระหว่างของแข็งกับอิเล็กโทรไลต์ที่ได้มาจากโครงข่ายโลหะอินทรีย์สังกะสีลิแกนด์คู่สำหรับขั้วสังกะสีที่มีเสถียรภาพในอิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำ

Name: Penwuanna Arin

LCSH: Electrolytes

LCSH: Zinc ions

Abstract: Rechargeable aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) have attracted attention for energy storage systems because of their high specific capacity, low cost, and safety. However, in mildly acidic aqueous electrolytes, several issues of zinc anodes such as dendrite formation, and corrosion, limit the practical deployment and performance of ZIBs. Metal-organic frameworks (MOFs) is ultrahigh porosity and high internal surface areas. MOFs layer as the solid-electrolyte interphase layer to prevent the zinc anode from attaching directly to the separator. MOFs is used in batteries as the SEI layer because the pores of MOFs efficiently facilitate the diffusion and transport of zinc-ions. In this work, MOFs having zinc as a metal ion and imidazole and 1,3,5-benzenecarboxylic acid ligands were synthesized and pyrolyzed at various temperatures for ZIBs applications. The results shows that the MOFs-coated anodes prevented the anodes and almost no change in corrosion. The impedance and ionic conductivity of zinc anode was lowered by MOFs and MOFs-X more than by bare zinc. The long-term cycle battery test of Zn-BTC-Imidazole (MOFs-500°C) can improve the uniformity of zinc deposition over the anode surface leading to higher cycling stability of more than 600 hours and extending the battery's life when compared with bare zinc anode and other works.

Abstract: แบตเตอรี่สังกะสีไอออนในอิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำ (ZIBs) ได้รับความสนใจสำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน เนื่องจากความจุจำเพาะสูง ต้นทุนต่ำ และความปลอดภัย อย่างไรก็ตาม ในอิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำเป็นกรดอ่อนๆ เกิดปัญหาต่างๆในด้านของสังกะสีแอโนด เช่น การก่อตัวของเดนไดรต์ และการกัดกร่อน ซึ่งจำกัดการใช้งานจริงและลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่สังกะสีไอออนในอิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำ (ZIBs) โครงข่ายโลหะอินทรีย์(MOFs)คือวัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็กและพื้นที่ผิวภายในสูง ชั้นโครงข่ายโลหะอินทรีย์เป็นชั้นวัฏภาครอยต่อระหว่างของแข็งกับอิเล็กโทรไลต์เพื่อป้องกันไม่ให้ขั้วสังกะสีแอโนดติดโดยตรงกับตัวคั่น ในการใช้โครงข่ายโลหะอินทรีย์เป็นชั้นวัฏภาครอยต่อระหว่างของแข็งกับอิเล็กโทรไลต์เนื่องจากรูพรุนของโครงข่ายโลหะอินทรีย์ช่วยอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายและการขนส่งไอออนของสังกะสีได้อย่างง่ายและมีประสิทธิภาพ ในงานนี้โครงข่ายโลหะอินทรีย์ได้สังเคราะห์โครงข่ายที่มีสังกะสีเป็นโลหะแกนกลางและมีลิแกนด์เป็นกรดอิมิดาโซลและเบนซีนไตรคาร์บอกไซลิกแอซิดและไพโรไลซิสที่อุณหภูมิต่างๆ สำหรับการใช้งานแบตเตอรี่สังกะสีไอออนในอิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำแบบรีชาร์จผลการวิจัยพบว่าขั้วแอโนดที่เคลือบด้วยโครงข่ายโลหะอินทรีย์สามารถป้องกันการกัดกร่อนจากอิเล็กโทรไลต์ได้ ในส่วนของการวัดการนำไฟฟ้าไอออนพบว่าค่าอิมพีแดนซ์ของสังกะสีแอโนดถูกลดค่าลงเมื่อถูกเคลือบด้วยโครงข่ายโลหะอินทรีย์ การทดสอบแบตเตอรี่ในระยะยาวของ Zn-BTC-Imidazole (MOFs-500°C) สามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของการสะสมสังกะสีบนพื้นผิวแอโนด ซึ่งนำไปสู่ความเสถียรในการทำงานของแบตเตอรี่ที่สูงขึ้นมากกว่า 600 ชั่วโมง และสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เมื่อเทียบกับสังกะสีเปล่า

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Anongnat Somwangthanaroj

Role: Advisor

Name: Soorathep Kheawhom

Role: Advisor

Created: 2022

Modified: 2025-01-02

Issued: 2025-01-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2022.57

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6470395021.pdf	2.49 MB

ใช้เวลา

0.039672 วินาที