中南潘安强/周双AFM:通过原位凝胶化调节离子导电电极-电解质界面以获得稳定的锌金属负极 2023年11月10日 上午9:16 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 25 枝晶生长和严重的副反应仍然是推进水系锌离子电池的挑战性问题。这些关键问题与锌离子的界面化学、溶剂化结构和传输动力学密切相关。 在此,中南大学潘安强、周双等人在锌金属上原位构建了一个可调节的离子导电电极-电解质界面(PVA-Zn(CF3SO3)2-Si3N4,简称 PZS)。PZS 能有效加速离子传输并挤出界面水,从而实现无枝晶的锌沉积,并消除副反应。 得益于这些特点,PZS-Zn具有稳定、可逆的锌剥离/沉积性能,超长循环寿命达 3800 小时,库仑效率高达 99.8%。与 NH4V4O10 正极配对的全电池在 5 A g-1 的条件下可稳定运行 1000 个循环,容量保持率接近 100%。 图1. 结构表征 总之,该工作通过原位交联反应设计出了一种聚合物层,使 Zn2+ 离子的迁移/扩散动力学和界面排水得以同时实现。基于高介电常数的特点,加入的纳米级 Si3N4 提供了良好的 Zn2+ 通量分布和高离子导电性。PZS 结构中的负磺酸基团 CF3SO3- 可为 Zn 负极提供强大的静电吸引力,从而对电解质中的 Zn2+ 产生拉力,实现界面排水。 因此,PZS 实现了均匀锌沉积和水诱导腐蚀抑制的协同效应,从而显著提高了锌的利用率,最高可达 99.8%。NH4V4O10//PZS-Zn 全电池能以实用的软包电池形式显示出高容量和显著的循环可逆性。该工作为负极表面保护层的设计开辟了新的方向,从而为储能设备的制造带来了可能性。 图2. 裸锌和 PZS-Zn 的 NVO//Zn 电池的电化学性能 Regulated Ion-Conductive Electrode–Electrolyte Interface by In Situ Gelation for Stable Zinc Metal Anode, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202309350 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/2023/11/10/66581f4c7c/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 中科大俞书宏JACS:磷掺杂单晶四元硫化物纳米带实现高效可见光光催化析氢 2022年11月27日 AM:不对称配位在Ca位点诱导电子定位,以将CO2电还原为CO 2023年10月8日 他,MOF/COF鼻祖、手握30篇Nature/Science,受聘清华大学名誉教授! 2023年10月15日 KAUST/江大ACS Nano:通过增强离子传输动力学和调节Zn(002)沉积实现高度可逆的Zn负极 2023年11月11日 陈军院士AM:运用最紧密堆积晶体学构建高可逆性无枝晶金属负极 2023年9月29日 港城大AM:基于电子调控铋原子表面-孔界面的钒氧化还原流电池解耦活化与迁移 2023年10月4日