AEM：金属氧化物气凝胶，稳定可充锌金属负极的新视野

图1. VAG-Ce@Zn负极的设计策略示意

枝晶沉积和副反应一直是锌负极的界面挑战，这阻碍了实用水系锌基电池的发展。江南大学刘天西、陈苏莉、广东工业大学张文礼、沙特阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef等报道了一种富含氧空位的CeO₂气凝胶（VAG-Ce）界面层，该界面层同时集成了Zn²⁺的选择性、孔隙率和轻质性，可作为实现无枝晶和无腐蚀锌负极的新策略。

VAG-Ce有序且均匀的纳米通道可以充当离子筛，通过调节Zn²⁺通量在Zn负极表面重新分布Zn²⁺，实现均匀的Zn沉积并显著抑制枝晶生长。

重要的是，暴露在VAG-Ce表面的丰富氧空位可以强烈捕获SO₄^2-，形成一个负电荷层，并可以吸引Zn²⁺并加速Zn²⁺的迁移动力学，而随后额外阴离子的排斥可以有效抑制（Zn₄SO₄(OH)₆·xH₂O）副产物的产生，从而实现超稳定的Zn负极。

图2. 半电池性能

因此，VAG-Ce改性的Zn负极(VAG-Ce@Zn)能够在4 mA cm⁻²下实现4000小时以上的长寿命，并且在8 mA cm⁻²和85%的高锌利用率下实现了创纪录的1200小时的高循环稳定性，这使得VAG@Zn/MnO₂电池的容量保持和循环性能极佳。

总体而言，这项工作通过引入富含氧空位的气凝胶提出了一个创新的设计概念，并为稳定大规模储能的锌负极提供了一个新的前景。

图3. 基于VAG-Ce@Zn负极的全电池的电化学性能

Metal Oxide Aerogels: A New Horizon for Stabilizing Anodes in Rechargeable Zinc Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300331

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/11/847cd3ece7/

AEM：金属氧化物气凝胶，稳定可充锌金属负极的新视野

相关推荐