广西大学何会兵AFM:定制双电层的双电荷有机分子添加剂用于超稳定的锌金属软包电池 2023年12月9日 下午2:14 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 109 水系锌金属电池(AZMBs)的电化学性能高度依赖于锌电极/电解质界面处的双电层(EDL)特性。 在此,广西大学何会兵团队通过双电荷茶氨酸(TN)添加剂构建了一种新型重构EDL,用于制造超稳定和可深度充电的AZMB。研究表明,带正电荷的 TN在锌负极上形成一个贫水的赫尔姆霍兹平面,而且其阴离子还可以与 Zn2+ 配合,调整扩散层中的溶剂化结构,并进一步重构内部的氢键网络,从而有效地引导 Zn 均匀沉积并抑制副反应。因此,在80% 的高放电深度下,Zn//Zn 电池获得了近 800 小时的出色循环稳定性。 此外,在实际条件下,Zn//VOX 全电池在2 A g-1 条件下循环1400 次后,容量保持率为94.12%。重要的是,所设计的2.7 Ah Zn//VOX 软包电池的能量密度达到42.3 Wh Kgcell-1和79.5 Wh Lcell-1,在50 mA g-1条件下循环220 次后,容量保持率高达85.93%。 图1. 结构表征 总之,该工作通过在基本 ZnSO4 电解液中引入微量双电荷有机TN 添加剂,即在金属锌负极上开发出了一种新型EDL。研究表明,作者发现带正电荷的 TN(20 mm)与 Zn 负极之间的优先相互作用形成贫水的亥姆霍兹平面(HP)层,而且TN 的阴离子端还可以调整水合 Zn2+ 离子的溶剂化结构,重建自由水分子之间的内部氢键网络,从而有效抑制水引发的副反应,并引导 Zn(002) 平行沉积。利用 TN 添加剂的多功能优势,含 TN 的电解液使 Zn//Zn 对称电池在 5 mA cm-2 的条件下具有 2000 小时的持久循环寿命,即使在 80% 的高 DOD 条件下也有近 800 小时的寿命。 此外,在有限锌负极(N/P= 4.11)和电解质(E/C = 45 μL mAh-1)的实际条件下,采用 TN 改性电解质的锌//VOX 全电池可提供高的容量保持率(在 2A g-1 条件下循环 2000 次后达到 94.12%)。 最重要的是,封装后的 2.7 Ah Zn//VOX 软包电池在整个电池水平上可提供 42.3 Wh Kg-1 和 79.5 Wh L-1 的能量密度,并且在 220 次循环后具有 85.93% 的高容量保持率。因此,该项工作通过考虑 EDL 调节与锌负极电化学性能之间的相关性,为选择具有多种功能的电解质添加剂探索了一条新路,从而为 AZMB 的实际应用及其他应用提供了新的见解。 图2. 电池性能 A Double-Charged Organic Molecule Additive to Customize Electric Double Layer for Super-Stable and Deep-Rechargeable Zn Metal Pouch Batteries,Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202311773 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/2023/12/09/9e693988d7/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 仅隔1天,中南大学「国家杰青」/化工学院副院长,再发AFM! 2024年8月13日 李运勇Adv. Sci.:操纵Li2S的氧化还原动力学,实现贫电解液锂硫电池! 2022年10月18日 AFM:自极化分子铁电体正极包覆层助力高性能全固态锂电池 2023年10月6日 今晚开讲!Nature+Science一作!北京大学洪嘉妮博士报告:表界面氢键网络的原子尺度研究! 2024年6月25日 曾令兴/陈庆华/熊佩勋Adv. Sci.:三功能电解液添加剂实现高倍率大容量长寿命锌金属负极! 2023年10月10日 这篇Angew超神!给出MOF结构就能预测合成条件! 2023年10月15日