在现场自我重新配置诱导多功能三级梯度人工界面层向长寿命Zn-金属阳极
Zhipeng Shao1, Lin Lin1, Wubin Zhuang1
1National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing, 210093, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 12, 2024
概括
研究人员开发了一种三级梯度的人造层,以稳定水性离子电池中的阳极,防止树的生长,改善循环寿命,以实现更安全,更低成本的能源存储.
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:
- 水性离子电池 (AZIB) 为大规模储能提供安全性和成本优势.
- 由于树突的生长和演化反应 (HER),金属阳极的不稳定性限制了AZIB的循环寿命.
研究的目的:
- 开发一种新的策略,在阳极上创建一个稳定的人工接口.
- 为了提高AZIB的电化学性能和循环寿命.
主要方法:
- 使用现场自重构策略,创建了一个三级梯度的人工层 (PDDA-TFSI-Zn5(OH) 8Cl2·H2O-Sn,PT-ZHC-Sn).
- 人工层包括三个不同的区域:一个顶部PT层用于阴离子限制和水抑制,一个中间ZHC纳米板层用于Zn2+导电和电子屏蔽,以及一个底部Znophilic Sn金属层.
- 组装和测试了对称细胞 (PT-ZHC-Sn@Zn) 和全细胞 (具有MnO2阴极).
主要成果:
- PT-ZHC-Sn@Zn对称细胞的寿命延长超过6500小时在0.5mA cm-2下.
- 带有MnO2阴极的充电电池在1000个循环后,与裸体Zn阳极相比,容量保留有17.2%的改善.
- 使用三级梯度PT-ZHC-In层的Zn//Cu电池稳定运行超过8400小时,库伦比效率为99.6%.
结论:
- 开发的三级梯度人工界面层有效地抑制了树突和HER的生长,使得稳定的沉积成为可能.
- 现场自重构策略为设计高性能AZIB的先进接口提供了一种可行的方法.
- 这项工作显著推动了下一代储能稳定可靠的金属阳极的开发.
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