量身定制的聚合物-无机双层SEI与水性金属电池的质子持有器功能

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:

• 水性离子电池中的常规固体电解质接口 (SEI) 由于沉积不均而遭受结构性降解,这限制了高电流密度的性能.
• 现有的SEI主要作为物理障碍,无法充分防止演变反应 (HER) 和树形成.

研究的目的:

• 为水性离子电池开发一种现场构建的聚合物-无机双层SEI,具有增强的质子持有能力.
• 通过抑制树的生长和的演化来提高阳极的稳定性和循环寿命.
• 为了研究使用这种先进的SEI在各种条件下,包括高电流密度和低温度的电池的性能.

主要方法:

• 用氨酸调节的电解质创建了由内部化 (ZnF2) 层和外部聚氨酸 (PANI) 层组成的双层SEI.
• 分析了双层SEI的电化学特性和结构完整性.
• 带有双层SEI的阳极和Zngadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgadgad.

主要成果:

• 由于ZnF2层的高刚性,它有效地抑制了树状石的形成.
• 外部PANI层调节了电流分布,最小化了度梯度,它的=N-组作为质子持有者,抑制了HER.
• 经过修改的 Zn 阳极在 40 mA cm−2 (70.8% 排放深度) 时表现出 126 小时的循环寿命,而 Zn NaVO 囊细胞在 -30°C 时实现了 350 小时的循环,保持了 78% 的容量,包括稳定运行.

结论:

• 开发的聚合物-无机双层SEI具有质子持有功能的功能,显著提高水性离子电池的稳定性和性能.
• 这种方法有效地解决了传统SEI的局限性,使高速循环和低温运行成为可能.
• 这些发现为为下一代高性能电池设计先进的SEI提供了途径.