湖大Angew:糖類衍生物添加劑助力鋅金屬負(fù)極 2024年6月28日 下午5:32 ? 頂刊 ? 閱讀 17 鋅負(fù)極上不可控枝晶生長(zhǎng)和副反應(yīng)嚴(yán)重影響了鋅離子電池的循環(huán)性能,尤其是在高放電深度(DOD)和全電池低負(fù)極/正極容量比(N/P)的情況下。 在此,湖南大學(xué)梁宵團(tuán)隊(duì)通過分子設(shè)計(jì)研究電解質(zhì)添加劑分子結(jié)構(gòu)(特別是 -COOH 和 -OH 基團(tuán))對(duì)鋅負(fù)極的影響。結(jié)果顯示,含有該種基團(tuán)的分子在鋅負(fù)極表面表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸附性,并與 Zn2+ 螯合,形成一個(gè)貧 H2O 的內(nèi)亥姆霍茲平面。該策略有效地抑制了副反應(yīng),促進(jìn)了暴露 (002) 面的無枝晶鋅沉積,提高了鋅負(fù)極穩(wěn)定性和可逆性。在 92% DOD 的苛刻條件下,Zn//Zn 電池能在 15 mA cm-2 的高電流密度下穩(wěn)定循環(huán)。 即使在 1.3 的低 N/P 比條件下,使用 LA 電解液的 Zn//NH4V4O10 全電池在循環(huán) 300 次后仍能保持 73% 的高容量。此外,在Zn//Br 電池中,LA 電解液具有較高的平均容量(約 5 mAh cm-2),可在 700 次循環(huán)中保持較高的循環(huán)穩(wěn)定性。 圖1. 添加劑的結(jié)構(gòu)表征 總之,該工作通過將乳糖酸(LA)作為電解液添加劑,顯著提升鋅基電池的性能。研究表明,LA分子通過其-COOH和-OH官能團(tuán)與鋅負(fù)極表面強(qiáng)烈吸附并螯合Zn2+,形成貧水的內(nèi)赫姆霍茲平面,有效抑制了副反應(yīng)和不可控鋅枝晶生長(zhǎng)。該種分子工程策略不僅增強(qiáng)了鋅負(fù)極的穩(wěn)定性和可逆性,還在高放電深度和低負(fù)/正容量比的條件下實(shí)現(xiàn)了高庫侖效率和長(zhǎng)循環(huán)壽命。因此,該項(xiàng)工作提供了一種新的電解液添加劑設(shè)計(jì)方法,有助于開發(fā)更安全、更高效的鋅金屬負(fù)極,為先進(jìn)電池技術(shù)的發(fā)展和多樣化應(yīng)用中的高效能量存儲(chǔ)解決方案提供了新的思路。 圖2. 使用ZSLA和ZS電解液的Zn//NH4V4O10全電池性能 Molecule Engineering of Sugar Derivatives as Electrolyte Additives for Deep-Reversible Zn Metal Anode, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202407261 原創(chuàng)文章,作者:huan1,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/28/d623e198ca/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 馬丁&劉洪陽等人,最新Nature子刊! 2023年10月6日 重慶大學(xué),重磅Science! 2023年12月2日 超級(jí)大門派!Nature&Science專業(yè)戶,Sargent招人啦!去了就子刊起步 2023年10月18日 Nat. Commun.: 石墨全電池,10.8分鐘充電80%! 2023年10月11日 循環(huán)超2萬次!崔光磊/鞠江偉,最新Nature Energy! 2024年8月2日 黃佳琦/閆崇AM:通過弛豫時(shí)間檢測(cè)實(shí)現(xiàn)快速充鋰離子電池的原位鍍鋰診斷 2023年9月21日