水系锌(Zn)电池(AZBs)由于其出色的安全性而被广泛认为是下一代储能技术。然而,严重的枝晶形成和副反应阻碍了锌负极的实际应用。
有鉴于此,北京大学深圳研究生院潘峰教授,杨卢奕副研究员,杨金龙博士后报道了将无机Zn-X沸石纳米颗粒与全氟磺酸(Nafion)络合,形成界面桥联的有机-无机杂化保护层(Nafion-Zn-X),将离子在Nafion中的通道传输机制转变为有机-无机界面的跳跃传输机制。
文章要点
1)研究发现,这种独特的有机-无机结构保护层显著减少了副反应,减少了锌负极表面的锌枝晶。
2)采用Zn@Nafion-Zn-X负极的Zn∣Zn对称电池可以在5 mA cm-2的极高电流密度和10 mAh cm-2的高面积容量下循环10000次以上。
3)研究人员采用VS2/Zn电池和C/Zn电容器验证了Zn@Nafion-Zn-X电极材料的实际应用。
该研究工作表明,改变离子输运机制是抑制AZBs开路和短路的有效策略,同时该方法为开发长寿命AZBs提供了一个崭新的视角。
Yanhui Cui, et al, An interface bridged organic-inorganic layer suppressing dendrite and side reactions for ultra-long life aqueous Zn metal anodes, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202005472
https://doi.org/10.1002/anie.202005472