【DFT+实验】南开大学张凯团队Angew.:功能化MOF人工SEI实现5000次循环锌金属电池!

【DFT+实验】南开大学张凯团队Angew.:功能化MOF人工SEI实现5000次循环锌金属电池!
水系锌电池(AZB)具有高安全性和低成本的特点,但复杂的负极副反应和枝晶生长严重地限制了其商业化。
【DFT+实验】南开大学张凯团队Angew.:功能化MOF人工SEI实现5000次循环锌金属电池!
图1. Zn在不同衬底上的沉积示意以及功能电极的制备过程
南开大学张凯等提出了一种乙二胺四乙酸(EDTA)功能化的MOF-808(MOF-E)作为人工SEI来协同调节负极脱溶剂化和沉积过程。
实验和理论研究证实,接枝在MOF-E通道中的EDTA基团作为离子捕获的触角,可与Zn2+有力地配合,加速了Zn2+的解溶剂化和传输过程。
MOF的孔隙具有均匀的诱导脱溶剂化位点,加上快速的离子传输通道,可引导水平排列的Zn沉积,其具有(002)的优先方向。
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图2. Zn2+脱溶剂化过程的机制
因此,Zn沉积/剥离的CE提高到99.70%,Zn|MOFE@ Cu电池的寿命延长到2500次。MOF-E@Zn|KVOH(水合钒酸盐,KV12O30-y-nH2O)电池在8A g-1时平稳地运行了5000次后容量保持率达到90.47%。
此外,相应的小软包电池可使发光二极管(LED)即使在弯曲和切割的恶劣条件下也能发光。总体而言,这项工作扩展了为可持续负极设计SEI层的路线,促进了AZB的商业应用。
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图3. 电化学性能研究
Bifunctional Interphase with Target-Distributed Desolvation Sites and Directionally Depositional Ion Flux for Sustainable Zinc Anode. Angewandte Chemie International Edition 2023. 

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