水系锌-碘(Zn-I2)电池具有安全性高、成本低等优点,是未来储能系统的理想候选材料。然而,它们的应用受到枝晶生长、析氢反应(HER)和腐蚀、电极/电解质界面上I3的穿梭效应和自放电效应的阻碍。
2024年7月20日,大连工业大学孙润仓教授、任文锋副教授团队联合中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士、窦浩桢副研究员团队在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《In Situ Construction of Bionic Self-Recognition Layer for High-Performance Zinc–Iodine Batteries》的研究论文。
受人体补锌自识别机理的启发,通过硫酸软骨素(CHS)分子与Zn2+离子和金属锌的配位作用,在锌表面原位构建自识别层(SR ),通过Zn2+的自识别作用诱导Zn2+的均匀沉积,通过物理屏蔽抑制HER和腐蚀,通过静电排斥抑制I3–离子的自放电效应。
SR层的设计及功能
原位SR层实现了9000小时的高度可逆的沉积/剥离。值得注意的是,含SR的Zn–I2全电池可实现16000次循环的长循环寿命,通过软包电池验证,200次循环时稳定充/放电容量约为130mAh g−1。
SR对锌阳极的排斥效应和电化学性能的影响
该研究通过在锌表面构建SR层来快速传输Zn2+并排斥I3–,为界面工程提供了新思路,并为Zn-I2电池的实际应用提供了新的见解。
文献信息:In Situ Construction of Bionic Self-Recognition Layer for High-Performance Zinc–Iodine Batteries,Advanced Energy Materials., 2024.
https://doi.org/10.1002/aenm.202401737
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