纳米尺度ZrN薄膜改性Zn阳极具有超长周期寿命超过5000小时

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:

• 水性离子电池中的阳极遭受了树岩的形成,腐蚀和的演变.
• 这些问题限制了这些电池的实际应用和循环寿命.

研究的目的:

• 通过开发一种保护性和提高性能的表面修饰来解决阳极的局限性.
• 为了研究化 (ZrN) 作为阳极的涂层的有效性.

主要方法:

• 在Zn阳极上均沉积110nm化 (ZrN) 层,使用等离子增强原子层沉积 (PE-ALD).
• 在/外现场表征分析ZrN层的特性.
• 理论计算以了解Zn2+在ZrN和裸体Zn上的吸附.
• 对称细胞测试 (Zn@ZrN与Zn@ZrN对比) 和全细胞测试 (Zn@ZrN树脂MnO2与Zn@ZrN树脂MnO2).

主要成果:

• 该ZrN层有效地抑制了腐蚀和的演变.
• ZrN显示出出色的抗腐蚀和性特性,降低了Zn2+沉积的核化能量屏障.
• 理论计算证实了ZrN上的Zn2+吸附率高于裸体Zn,调节了Zn沉积.
• Zn@ZrN对称电池在5 mA cm-2和1 mAh cm-2下达到5000小时的循环寿命,在1 mA cm-2和1 mAh cm-2下达到1200小时的循环寿命.
• 在1000个循环后,Zn@ZrN BersihMnO2全电池保持了高容量,性能优于传统的Zn@ZrN BersihMnO2电池.

结论:

• ZrN涂层显著提高了 Zn 阳极的稳定性和电化学性能.
• 这种创新的接口策略有效地抑制了树的生长和腐蚀,延长了电池循环寿命并提高了库伦比克效率.
• 开发的Zn@ZrN阳极对高性能水性离子电池具有很大的前景.