西工大官操AEM：基于高容量梯度锌粉负极的柔性锌离子电池

基于锌粉的负极有望用于大规模生产柔性锌离子电池，但枝晶生长和副反应等缺点严重阻碍了其广泛应用。

图1 ZP-Grad电极的制备与表征

西北工业大学官操等为柔性锌离子电池简便地构建了一种具有梯度粒度和孔隙率的自支撑锌粉基负极（ZP-Grad）。

研究显示，锌粉的粒度和电极孔隙率沿深度方向减小，产生了沿孔隙深度自下而上的梯度离子通量，并在表面形成了均匀的局部电流分布，从而实现了锌的自下而上沉积和自上而下剥离行为，防止了臭名昭著的”枝晶生长”。

此外，电极上的梯度孔隙率还能有效保持结构的完整性并缓解应力集中，从而抑制长期锌沉积/剥离过程中死锌的产生。

图2 ZP-Grad电极的电化学性能

因此，柔性梯度锌粉负极可以在1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2的条件下稳定循环1250小时，即使在 5 mA cm^-2/5 mAh cm^-2的高电流/容量条件下，也能达到130小时的长寿命，超过了非梯度负极和之前报道的大多数基于锌粉的负极。

此外，作者还展示了一种具有长循环稳定性的柔性锌离子电池，这为将锌粉基负极用于柔性储能设备带来了巨大前景。

图3 全电池的电化学性能

A High-Capacity Gradient Zn Powder Anode for Flexible Zn-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301741

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