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戴宏杰院士&臺(tái)灣科技大學(xué)AFM: 高濃混合電解液實(shí)現(xiàn)高可逆鋅金屬負(fù)極，CE近100%！

鋅金屬被認(rèn)為是一種很有前途的水系鋅離子電池負(fù)極材料。然而，它在電鍍/剝離過(guò)程中受到枝晶生長(zhǎng)、腐蝕和低庫(kù)侖效率 (CE) 的影響。

為此，斯坦福大學(xué)戴宏杰院士及臺(tái)灣科技大學(xué)Bing Joe Hwang, Wei-Nien Su, She-Huang Wu等人報(bào)道了一種用于克服鋅負(fù)極面臨挑戰(zhàn)的濃縮雜化物（4 M Zn(CF₃SO₃)₂+2 M LiClO₄）作為高濃水系電解液（CHAE），這種所開(kāi)發(fā)的電解液實(shí)現(xiàn)了無(wú)枝晶鋅電鍍/剝離，并獲得了≈100% 的優(yōu)良CE，超過(guò)了之前的報(bào)告值。

相比之下，含稀釋混合水系電解液 (1M Zn(CF₃SO₃)₂+2 M LiClO₄，DHAE）的Zn||Cu電池表現(xiàn)出平均CE小于95% 的不穩(wěn)定循環(huán)。

圖1. 基于CHAE和DHAE的Zn||Cu半電池的電化學(xué)研究

基于同步加速器的operando透射X射線(xiàn)顯微鏡、XRD和非原位XPS的組合分析表明，與DHAE相比，CHAE形成的更致密的陰離子衍生鈍化層有利于均勻的電流分布，更好地防止新沉積的鋅與電解液直接接觸。

CHAE對(duì)致密、穩(wěn)定的鹽-陰離子衍生鈍化層的有益作用可歸因于其獨(dú)特的溶劑化結(jié)構(gòu)，抑制了與水相關(guān)的副反應(yīng)并擴(kuò)大了電化學(xué)電位窗口。因此，基于CHAE的混合Zn||LiFePO₄電池在285次循環(huán)后提供了CE > 99% 和容量保持率> 90% 的優(yōu)異性能。相比之下，基于DHAE的電池在170次循環(huán)后的容量保持率小于65%。

圖2. 基于CHAE的Zn||LFP電池的operando XRD測(cè)量及電化學(xué)性能

Highly Reversible Zn Metal Anode Stabilized by Dense and Anion-Derived Passivation Layer Obtained from Concentrated Hybrid Aqueous Electrolyte, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103959

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/9ae7b41bf5/

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