水的氢键怎么表示

摘要

使用水基电解质的锌离子电池（ZIBs）引起了广泛关注。然而，在恶劣的条件下，ZIBs内部会积累极高的热量，这不可避免地会导致热跑道风险。因此，可充电 ZIBs 的实际应用受到了极大的限制，因为恶劣条件下积累的内部热量会导致剧烈的膨胀甚至爆炸。为了克服这一限制，科研人员报道了一种自适应温度调节水凝胶电解质（TRHE），它通过氢键相互作用将具有吸热效应的相变链整合到琼脂糖骨架中。在极端条件下，TRHE 可以承受突然的热冲击；因此，ZIBs 可以在环境（100°C）中正常运行一段时间，因为它们具有热自调节特性，从而缓解了与电池相关的热问题。具有均匀离子迁移通道的水凝胶网络可以加速离子迁移，使离子分布均匀，实现对枝晶的抑制；此外，还可以有效解决其他紧迫问题，包括析氢和锌腐蚀，这对出色的电化学性能有很大贡献。据信，所提出的 TRHE 将有助于克服 ZIB 和其他水性电池中的热失控。

介绍

现代电池因其高能量密度、良好的循环稳定性和先进的制造技术而被广泛用于从智能手机到电动汽车的不同应用。然而，如果这些风险不受控制，由恶劣条件引发的热失控可能会导致爆炸、火灾甚至人员伤亡。火灾主要是由高度易燃的有机电解质引起的；为避免此类事故，应使用不易燃的电解液。因此，使用水基电解质的水系锌离子电池（ZIBs）引起了人们的极大关注。在温度突然升高、机械冲击或电气滥用（过度充电或短路）等滥用条件下，ZIBs 内部会积聚极高的热量，这不可避免地会导致热跑道风险，从安全角度来看，会出现各种问题（膨胀或短路）。甚至由产生的氢气或蒸汽引起的爆炸）、电极稳定性和电池系统。尽管 ZIBs 中由热失控引起的安全问题无法与使用有机电解质的 LIBs 相比，但 ZIBs 中仍然存在问题。水的快速挥发和内部压力的增加导致电池急剧膨胀甚至爆炸。此外，由于极端高温导致水活性增强，氢气析出加剧，这增加了燃烧和爆炸的风险。水与电极的其他副反应，包括腐蚀、锌负极中的枝晶生长以及正极的不可逆结构变化（塌陷和溶解），也会加剧，从而导致性能下降。特别是对于电池组，不稳定的局部热风险会从初始电池扩散到其相邻电池，从而导致严重的连锁反应，并在系统层面造成灾难性的失控后果。因此，ZIBs中的热失控也是一个重要课题，在实际应用之前迫切需要解决。开发能够对热刺激做出响应和自适应的 ZIBs 是延长 ZIBs 使用寿命、提高其运行稳定性和安全性的一种

主图导读

图1 a) 液体电解质和温度调节水凝胶电解质中的热问题示意图。b) 温度调节水凝胶电解质的组成和温度调节机制。

图2 a) BHE 和 TRHE 的红外热图像。温度在 10 分钟内从室温升至 100 °C，并在 100 °C 下保持 50 分钟。b) BHE 和 TRHE 的 DSC 曲线。c) BHE和TRHE的加热温度曲线，温度保持在100°C 60 min。

图3 a）TRHE在加热和冷却过程中的原位XRD图谱。b) 使用 BE、BHE 和 TRHE 对充满电的软包电池在 30 至 100 °C 的温度升高期间进行热滥用测试。

相关论文以题为Developing Thermoregulatory Hydrogel Electrolyte to Overcome Thermal Runaway in Zinc-Ion Batteries发表在《Advanced Functional Materials》上。通讯作者是南通大学Yufeng Cao,Jinqiu Zhou，和钱涛特聘教授。

参考文献：

doi.org/10.1002/adfm.202206653

倪爬彼4169化学中什么是氢键
嵇裴软13322493687 ______ 氢键是一种介于分子间作用力与化学键的力,一般只有电负性较大的元素才能形成氢键

倪爬彼4169NH3·H2O,中间的”·”,是氢键的意思么? -
嵇裴软13322493687 ______ “·”不表示氢键,它只是把原来的分子式分成含结合水和不含结合水的两部分,方便看出物质的实际有效分子式.以HF说明一下氢键,由于F原子吸引电子能力很强,H-F键的极性很强,共用电子对强烈的偏向F原子,使H原子几乎成为裸露质子.这个半径很小、带部分正电荷的H核,与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引.这种静电吸引作用就是氢键.氢键比化学键弱很多,但比分子间作用力稍强.

倪爬彼4169氢键的作用是什么越详细越好 -
嵇裴软13322493687 ______[答案] 氢键 Hydrogen Bonding 与负电性大的原子X(氟、氯、氧、氮等)共价结合的氢,如与负电性大的原子Y(与X相同的也可以)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形的键.这种键称为氢键.氢键的结合能是2—8千卡(Kcal).因多数氢键的共同...

倪爬彼4169氢键的概念 -
嵇裴软13322493687 ______ 氢键通常是物质在液态时形成的,但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中.例如在气态、液态和固态的HF中都有氢键存在.能够形成氢键的物质是很多的,如水、水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物.氢键的存在,影...

倪爬彼4169氢键的知识?什么是氢键? 作用详细点可以不? -
嵇裴软13322493687 ______[答案] 氢键 hydrogen bonding 与负电性大的原子X(氟、氯、氧、氮等)共价结合的氢,如与负电性大的原子Y(与X相同的也可以)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形的键.这种键称为氢键.氢键的结台能是2—8千卡(Kcal).因多数氢键的共同...

倪爬彼4169氢键啥意思,解释一下,详细 -
嵇裴软13322493687 ______ 分子中的电正性较大的氢(电子对明显偏向连接原子的H)和O N F 等等电负性较大的原子 或者分子中密集的电子云 (比如苯环当中的离域电子)发生某种吸引作用 比如H-F----H-F-----H-F--- 虚线表示氢键 和共价键一样单向饱和 一个H只能形成1个氢键作用 但是氢键本身不是化学键 属于分子间作用力 一般是范德华力的数十倍 但又明显小于化学键作用 注意 原子的话一般就是O N F 从Cl开始已经很勉强了 下面周期的原子基本不会和活泼氢发生氢键联系

倪爬彼4169哪些化合物中有氢键? -
嵇裴软13322493687 ______ NH3和HF

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嵇裴软13322493687 ______ 氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O F N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键.X与Y可以是同一种类分子,如水分子之间的氢键;也可以是...

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嵇裴软13322493687 ______ 氢键是一种特殊的分子间作用力,其能量约在10~30kJ·mol-1间.F,O,N电负性很强,与H形成的共价键显较强极性,共用电子对偏于F或O或N这边而使其为负极,H则为正极.当另外一个电负性强的原子接近H时,就会产生静电引力.氢原子和...

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