水系锌离子电池近期刊文速览

材料人网产品板块致力于收录有价值的新材料成果。欢迎课题组和企业前往网站发布。近期产品库收录的关于水系锌离子电池的新思路、新方法如下，部分成果摘录自高校及科研单位官网报道。

原位构筑无序界面相用于高性能锌离子和锌碘电池

据科学网报道，中南大学周江教授、曹鑫鑫副教授等人利用在锌箔上原位构筑无序硅酸锌（ZSO）作为人工固体电解质界面层的方法，实现Zn2+快速传输和高度可逆的Zn电镀/剥离。2022年9月20日，该研究以“Constructing fast-ion-conductive disordered interphase for high-performance zinc-ion and zinc-iodine batteries”为题，发表在Matter期刊上。中南大学周江教授、曹鑫鑫副教授等人利用在锌箔上原位构筑无序硅酸锌（ZSO）作为人工固体电解质界面层的方法，其具有高Zn2+电导率（9.29 mS·cm-1）的和丰富的离子扩散通道，从而实现Zn2+快速传输和高度可逆的Zn电镀/剥离，并重新分配Zn2+通量来引导均匀的Zn沉积，以实现无枝晶Zn金属负极。该策略在保证对称电池可逆沉积/剥离的同时（寿命超过2500小时），可使Zn@ZSO//NH4V4O10锌离子电池在0.2 A g-1时提供336.8 mAh g-1的比容量，在5 A g-1经过1000个循环容量保持率为90.1%；同时，其应用于锌碘电池时，通过抑制I3-扩散到Zn金属表面，搁置60 h后可保留97.98%的容量。该界面设计为加速高性能锌基电池的商业化提供了启示。

水系锌离子电池的人工涂层

据华南师范大学官网报道，兰亚乾教授和陈宜法教授在水系锌金属电池的人工涂层领域取得了重要研究进展，相关成果在材料学顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表题为“Synergistic Manipulation of Hydrogen Evolution and Zinc Ion Flux in Metal-Covalent Organic Frameworks for Dendrite-free Zn-based Aqueous Batteries”的研究论文（Angewandte Chemie International Edition, 2022, DOI: 10.1002/anie.202210871）。该工作中，研究人员提出了通过制备了一系列的亲锌COFs（如Zn-AAn-COF，Zn-DAAQ-COF，Zn-DAA-COF），并将其作为水系锌离子电池的人工涂层以抑制水系锌离子电池的枝晶生长和析氢反应。这一方法能够同时结合COFs材料的优点，使得所制备的COFs基人工涂层具有明确的结构、丰富的成核诱导位点、较好的空间静电场效应以及多级孔道结构可以在抑制枝晶生长的同时显著缓解析氢腐蚀。通过电池性能测试，分子动力学模拟和密度泛函理论（DFT）计算等深入探究了高孔隙、功能化的COFs基人工保护层在电池充放电过程中对于枝晶生长的抑制作用及水合锌离子的去溶剂化效果从而缓解析氢腐蚀。与纯锌箔电极相比，该改性后的锌金属负极表现出良好的循环稳定性（20 mA cm^-2，3000次循环）、极低的成核过电势（~79.1 mV）和析氢量（0.002 mmol h^-1 cm^-2，比纯锌箔的析氢量小2个数量级）。该研究揭示了COFs在同时抑制析氢和枝晶生长方面巨大的应用前景和潜力，为后续的该领域的研究提供一定的理论参考和实验基础。

硝基芳烃阴极材料

据同济大学官网报道，刘明贤教授研究团队报道了二硝基苯作为锌-有机电池阴极材料，揭示了硝基芳烃阴极中阴离子共嵌插电荷存储机制，促进硝基位点的高效利用和低反应能垒的快速氧化还原速率，实现了水系锌-有机电池高比容量和长循环寿命协同输出。相关成果“Anionic Co-insertion Charge Storage in Dinitrobenzene Cathodes for High-Performance Aqueous Zinc−Organic Batteries”以Research Article的形式在线发表于Angewandte Chemie International Edition。硝基芳烃阴极材料在水系锌-有机电池应用中表现出高的比容量（402 mAh g⁻¹）和优异的循环稳定性（25000次充放电后容量保持率为93.9%）。此外，在硝基芳烃分子中引入吸/给电子基团（如氰基/甲氧基）可以调控宿主材料亲锌活性和氧化还原动力学，从而优化电池电化学性能。该工作为拓展多电子硝基芳烃化合物在锌-有机电池的应用提供了新的方向。刘明贤教授为论文的通讯作者，博士后宋子洋为论文的第一作者。法国斯特拉斯堡大学Laurent Ruhlmann教授、课题组朱大章教授、李良春教授和甘礼华教授参与了相关研究工作。

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