阿卜杜拉国王科技大学AM：通过选择性极化铁电聚合物控制锌金属负极的沉积

由于其低成本和高安全性，水系锌离子电池被认为是固定储能系统的理想候选者。然而，锌很容易长成枝晶，从而导致电池循环性能有限和快速失效。

沙特阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef等提出了一种缓解这种枝晶问题的新策略，其中采用选择性极化的铁电聚合物材料（聚（偏二氟乙烯-三氟乙烯）（P（VDF-TrFE）））作为锌负极上的表面保护层。

图1 裸锌和涂层锌上的锌沉积行为示意图

由于直流极化过程可以改变聚合物分子的偶极方向，作者选择性地调节极化方向，并将铁电聚合物的负偶极中心赋予电解质侧表面。

这种保护层可以在聚合物涂层和锌金属之间提供内部静电场，在聚合物涂层表面诱导局部集中的锌离子，从而使锌沿涂层表面水平生长。

图2 Zn|Zn电池和Zn|Cu电池的电化学性能

因此，采用这种负极的对称锌电池在0.2 mA cm^-2和0.2 mAh cm^-2下循环寿命长达2000小时，并且具有高达15 mA cm^-2的高倍率性能。

此外，基于该负极的全电池（包括Zn-MnO₂电池和锌离子电容器）已被证明。这项工作为从晶体学角度保护锌金属负极提供了一种新的解决方案。

图3 全电池性能

Controlled Deposition of Zinc Metal Anodes via Selectively Polarized Ferroelectric Polymers. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106937

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