开发稳定锌离子电池的新方法
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2023-03-07 15:57:59
摘要 据近日发表在 ACS Nano国际期刊上的研究 ，李兆谦博士领导的团队。来自 中国科学院 (CAS ) 合肥物质科学研究院 (HFIPS) 的研究人
据近日发表在 ACS Nano国际期刊上的研究 ，李兆谦博士领导的团队。来自 中国科学院 (CAS ) 合肥物质科学研究院 (HFIPS) 的研究人员发现，在水性锌离子电池的电解液中添加 1,4-二氧六环 (DX) 分子会导致 Zn (002) 结构优先生长，有效抑制了锌枝晶的生长，提高了电池的可逆性和循环稳定性。
水系可充电锌离子电池 (ZIB) 是用于下一代电网规模储能技术的新兴可持续系统。然而，该技术的实施一直受到严重的枝晶问题和锌负极可逆性差的困扰。在六方密排 Zn 晶体中，(002) 面具有最低的表面能和最慢的生长速率，呈现表面反应控制的沉积过程，从而减轻了猖獗的 Zn 2+ 通量和副反应 。因此，诱导优选的Zn(002)织构可以有效地缓解枝晶生长和副反应的形成。
在这项研究中，研究人员构建了一种先进的电解质调节策略来调整阳极/电解质界面。在这个新体系中，1,4-二恶烷 (DX) 在 Zn 表面的吸附可以诱导 Zn (002) 织构生长并抑制有害的副反应。
新系统的性能在后来的实验中得到验证。添加 DX 的电池表现出 1000 小时的长期循环稳定性，即使在 10 mA cm -2的恶劣条件下，具有 5 Ah cm -2 的超高累积电镀容量。该电池还显示出高可逆性，平均库仑效率为 99.7%。
“采用 DX 的 Zn//NH 4 V 4 O 10 全电池实现了高比容量和容量保持率，”李兆谦博士说，“它比采用原始 ZnSO 4 电解质的 ZIB 好得多。”
该研究通过吸附分子选择性地调节Zn 2+在晶面上的沉积速率 ，为在分子水平上调控高性能锌负极提供了一种有前景的策略，有望应用于其他稳定性和可逆性较差的金属负极.
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