黄云辉/秦家千/张新宇EES: 无枝晶/副反应锌电池中Zn2+溶剂化的结构调控 2023年10月15日 下午8:13 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 49 高安全性和低成本的水系锌离子电池(ZIBs)是一种有前景的电网级储能技术,而锌负极的腐蚀、析氢反应和枝晶生长阻碍了其进一步发展,这些都源于电解液中Zn2+溶剂化结构的活性水分子分解。 在此,华中科技大学黄云辉教授、泰国朱拉隆功大学秦家千研究员及燕山大学张新宇教授等人从调节电解液中Zn2+溶剂化结构的角度总结了无枝晶和抑制副反应的锌金属负极的策略。正如所证明的,锌负极上发生的所有副反应和枝晶问题都涉及Zn2+和H2O分子之间的强相互作用。因此,开发一些策略来改变Zn2+和H2O分子的相互作用并调节Zn2+的溶剂化结构非常重要。 根据不同的电化学机理,作者将各种溶剂化结构调节策略分为以下几类:高浓电解液、深共晶溶剂、离子液体、功能添加剂、固态电解质和过饱和电解液。此外,作者详细分析了弱化Zn2+溶剂化效应、交替[Zn(H2O)6]2+溶剂化壳层中的H2O分子、促进去溶化动力学、在锌负极表面建立贫水钝化层等具体策略的作用。 图1. Zn2+溶剂化过程和锌负极与电解液之间相应的界面相互作用 尽管上述策略对Zn2+的溶剂化结构产生了巨大影响,但目前对ZIBs电解液工程的研究仍处于起步和实验室阶段。 最后,作者展望了对锌离子溶剂化结构的电解液工程的进一步发展: (1)系统地表征锌离子的溶剂化结构,包括NMR、(原位)拉曼光谱、FTIR、XAFS光谱、EXAFS光谱以及DFT/MD理论计算; (2)促进去溶剂化过程,开发能够调整Zn2+的溶剂化结构并促进去溶剂化过程的电解液添加剂; (3)开发新的基于深共晶溶剂和离子液体的电解液系统; (4)设计功能更全面、效果更好的电解液添加剂; (5)开发先进的全/准固态电解质; (6)研究电解液或电解液添加剂对正极材料电化学性能的影响。 图2. Zn2+溶剂化结构调控未来研究的示意图 Strategies on regulating Zn2+ solvation structure for dendrites-free and side reactions-suppressed zinc-ion batteries, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE03377H 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/55757c28a4/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 李亚栋院士/王定胜又发Angew,单原子最新进展! 2023年10月18日 电池顶刊集锦:黄云辉、吴凡、贺高红、许恒辉、李祥村、刘宇、侯仰龙、赖超、郑时有、赖文勇等成果! 2023年9月30日 Adv. Mater.:利用F/S双掺杂增强电催化生成H2O2的选择性 2022年12月9日 项宏发AFM:原位构筑人工混合SEI层,实现高性能SiOx负极! 2023年10月12日 张强、陆俊、支春义、郭玉国、徐朝和、黄少铭、崔光磊等电池顶刊成果速递! 2023年10月6日 陈士夫/孟苏刚Appl. Catal. B.: 高效光催化碳中和下的芳香醇的选择性氧化耦合产氢 2023年10月12日