对阳极的紧和均MOF保护层的厚度控制合成,以实现85%的利用率

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 水性电池对大规模的能量储存具有前景,但受到 Zn 树突形成,演化反应 (HER) 和不可逆转的副产品的影响.
• 这些问题严重限制了电池的实际应用和使用寿命.

研究的目的:

• 为阳极开发一种保护层,以抑制树生长和寄生虫反应.
• 为了提高电化学性能和水性电池的循环稳定性.

主要方法:

• 一系列紧和均的金属有机框架 (MOFs) 薄膜具有控制的厚度 (150-600 nm) 在Zn薄膜上使用前氧化物气体沉积 (POGD) 方法构建.
• 使用修改后的 Zn@ZIF-8 阳极和 MnO2 阴极制造对称的 Zn 电池和一个完全可充电的 Zn 离子电池.

主要成果:

• 该MOF层有效地抑制了腐蚀,HER和树的生长.
• Zn@ZIF-8 阳极表现出极好的循环稳定性 (>1100 h 在 1 mA cm−2) 与低电压歇斯底里 (≈38 mV).
• 高循环性能 (>100小时) 在50 mA cm−2下达到85%的利用率,高于1 mA cm−2.4的高平均库伦比效率 (CE) 为99.4%.
• 制造的Zn离子电池表现出了非常长的寿命,在1000个周期内没有容量减弱.

结论:

• MOF保护层是稳定水性电池中的阳极的高效策略.
• 这种方法显著提高了基于的储能系统的循环性能,寿命和安全性.
• 开发的Zn@ZIF-8阳极显示出在大规模储能和可穿戴设备中的实际应用的巨大潜力.