赵金保教授课题组

研究前沿

受增白剂启发的多功能中间相可实现长寿命且可深度充电的水性Zn阳极

随着全球对环境友好和有效利用资源的需求,相对于当前的锂离子技术,需要绿色和更安全的电池系统。作为最优的候选者之一,水性锌电池,特别是在中性或弱酸性条件下,具有高倍率能力和出色的体积能量输出(Zn/MnO2电池的理论能量密度> 400 Wh/L)的特点),并且原材料成本较低。然而,水性锌电池的广泛应用受到锌金属的电化学不可逆性和低利用率的阻碍,这是由于充电过程中的树枝状生长以及在电极-电解质界面发生的副反应而引起的。近日,中国科学院青岛生物能源与生物工艺技术研究所青岛工业储能研究所的崔光磊教授受到电镀工艺中经常使用的增白剂启发,设计一个主要由聚酰胺(PA)和三氟甲磺酸锌(Zn(TFO)2)组成的多功能聚合物界面来抑制锌枝晶的形成和阻碍电解液对锌阳极的腐蚀。

基于这种多功能性,首次以10 mAh/cm的高面积容量实现了无枝晶且稳定的Zn沉积。结合有效抑制副反应,Zn/Zn2+循环显示了在0.5 mA/cm的电流密度下长达8000小时的超长寿命。此外,这种聚合物工程化的Zn阳极支持Zn/MnO2水溶液电池的运行,以在1000次循环后以88%的库仑效率(CE)提供88%的容量保持率。

原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE00596J#!divAbstract

(林鹏翔)


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