李成超/杜文城AEM：软固体状粘弹性锌粉负极用于高性能水系锌离子电池

锌粉被认为是水系锌离子电池潜在的锌金属负极。然而，传统聚合物粘合剂复合锌粉负极中受限的离子/电子传输和体积效应导致的电接触故障降低了其电化学性能。

在此，广东工业大学李成超教授&杜文城副教授团队提出了一种基于低聚物粘合的高性能软固体状粘弹性锌粉复合负极策略。得益于粘弹性特性，软固体锌粉复合材料(ss-ZnP)负极显著增强了电荷转移，减轻了体积效应，并均匀化了界面电场，从而实现了快速的电镀/剥离动力学和无枝晶的沉积形态。

此外，组装的NH₄V₄O₁₀‖ss-ZnP全电池具有更高的容量(0.1 A g^-1时为510 mAh g^-1，1 A g^-1时为300 mAh g^-1)和更长的寿命，在1 A g^-1时可循环500次，优于传统电池聚合物粘合剂复合锌粉负极和其他报道的流变锌粉基负极。

图1.制备流程

总之，该工作通过利用流变环氧低聚物(E-44)粘合锌粉和二维碳片，成功设计出粘弹性固体锌粉复合负极(即ss-ZnP)。柔软的类固体粘弹性结构不仅赋予ss-ZnP灵活的加工性能，而且还提高了电化学性能，包括增强离子/电子转移并实现无枝晶沉积。结果显示，所获得的复合负极表现出188 mS m^-1的高电导率和快速离子扩散，这导致电压滞后低得多(在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2时165 mV vs 240–1550mV)，优于传统聚合物复合锌粉负极和其他流变锌粉负极。

此外，NH₄V₄O₁₀‖ss-ZnP全电池在0.1~2 A g^-1的各种电流密度下具有出色的倍率性能、长循环耐久性(高达500次循环)和高放电容量(0.1 A g^-1时为510 mAh g^-1，1 A g^-1时为300 mAh g^-1)。从工程角度来看，ss-ZnP电极可以是独立的，并且可以方便的加工/成型，这对于未来面对薄膜/纤维状电极、叉指电极等多种需求的实际应用具有重要意义。因此，该工作的方法为制备用于二次储能装置的多功能金属粉末基负极提供了极大的便利，有助于研究多功能电极材料的设计和应用。

图2. 可加工性能

Designing Soft Solid-like Viscoelastic Zinc Powder Anode toward High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301835

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李成超/杜文城AEM：软固体状粘弹性锌粉负极用于高性能水系锌离子电池

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