独特的离子整流器中间体,可以通过超薄的密石板来实现高性能Zn金属阳极
Jianwen Li1, Shuang Zhou1, Xinyu Meng1
1School of Materials Science and Engineering, Key Laboratory of Electronic Packaging and Advanced Functional Materials of Hunan Province, Central South University, Changsha 410083, China.
Science bulletin
|May 31, 2023
概括
这项研究引入了一种新的离子整流器 (IRT),用于稳定水性离子电池 (ZIB) 中的金属阳极. IRT有效地防止了树的生长和腐蚀,提高了大规模储能电池的电池性能和寿命.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 金属 (Zn) 是水性离子电池 (ZIB) 的首选阳极材料.
- 诸如树突形成和界面反应等挑战限制了Zn阳极的实际应用.
- 开发稳定的 Zn 阳极对于大规模的储能解决方案至关重要.
研究的目的:
- 开发一种低成本的多功能离子整流器 (IRT),用于稳定ZIB中的金属Zn阳极.
- 解决状体生长和阳极/电解质接口上的寄生反应问题.
- 为了提高电化学性能和ZIB的寿命.
主要方法:
- 一个多功能离子整流器 (IRT) 的制造,具有疏水性聚乙烯二化外和友核.
- 研究IRT对Zn阳极界面腐蚀和水分子排斥的影响.
- 对Zn2+离子流量,脱溶再分配和离子转移数的分析.
- 对称和不对称ZIB的电化学测试,包括循环稳定性和长期寿命.
主要成果:
- 通过排斥水分子,IRT实现了94.8%的抑制效率,防止Zn界面腐蚀.
- 该IRT促进了无树的Zn沉积,具有高离子转移数 (0.79).
- 不对称的电池表现出了显著的库伦比克效率 (超过2000个周期的99.8%).
- 对称的电池具有长寿命 (1600小时) 和超高的累积容量 (2400 mAh cm-2).
- 一个Zn//NH4V4O10袋式电池在150个循环以1Ag-1.0后保持了94.3%的容量.
结论:
- 开发的IRT有效地抑制了Zn阳极腐蚀和ZIB中的树生长.
- IRT显著提高了Zn/Zn2+的可逆性和电池周期寿命.
- 这种低成本,高效的阳极改造策略对实际的ZIB应用有很大的前景.
