水性锌离子电池(AZIB)由于其高能量密度、低成本和环境友好性,在电网规模的储能应用中受到了极大关注。然而,不受控制的锌枝晶积累、H2气体的产生以及水引发的副反应导致不可避免的腐蚀仍然是AZIB商业化的主要障碍。为了克服这些问题,必须开发易于处理的策略,在锌表面构建多功能人工保护层(APL)。受硅酸锌(Zn2SiO4)抑制HER和抗腐蚀性能的启发,高丽大学Dong-Wan Kim、韩国科学技术研究院Seungho Yu设计了一种由Zn2SiO4-纳米球和修饰表面改性碳纳米管(CNT)组成的新型APL,以生产稳定耐用的锌阳极(C-ZSL@Zn)。
本文要点:
1) C-ZSL层同时改善了Zn2+的传输动力学和Zn2+的去溶剂化效应,保持了电绝缘性能,并使Zn2+通量在Zn表面均匀化,从而实现了无腐蚀和无枝晶的Zn电镀/剥离行为。
2) 因此C-ZSL@Zn在对称电池中实现了≈1600(在1 mA cm–2下)和≈1100 h(在≈51.24%的高放电深度下)的循环寿命,并具有超低的电压滞后,以及提高了纽扣型和软包型Zn||α-MnO2全电池的循环稳定性。
Jong Hyun Park et.al Fortifying Zinc Metal Anodes against Uncontrollable Side-Reactions and Dendrite Growth for Practical Aqueous Zinc Ion Batteries: A Novel Composition of Anti-Corrosive and Zn2+ Regulating Artificial Protective Layer Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202302493
https://doi.org/10.1002/aenm.202302493