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『水系锌电』ACS AMI 近期工作快讯

水系储能 水系储能 2022-10-29
1. 德国乌尔姆亥姆霍兹研究所 ACS AMI:稳定锌金属阳极的有机/无机杂化界面相

含水可充电锌基电池因其低成本、高安全性而备受关注。然而,与锌金属阳极相关的问题,包括腐蚀,H2的演化和枝晶生长,阻碍了它们的实际应用。作者设计了一种由聚(偏氟乙烯-共六氟丙烯)、二氧化硅和三氟化锌组成的有机/无机杂化界面相,以稳定金属锌阳极在温和的水电解质中。结果表明,人工界面相降低了ZnSO4电解液中Zn金属的腐蚀,通过调节Zn2+的沉积抑制了枝晶的生长。因此,镀锌对称电池的寿命可以提高到960小时以上。此外,基于此设计的锌离子全电池可以实现3000次循环,在5 A g-1下几乎没有容量衰退。

文献信息:Huifang Fei, Jin Han, Stefano Passerini*, and Alberto Varzi*, Hybrid Organic/Inorganic Interphase for Stabilizing a Zinc Metal Anode in a Mild Aqueous Electrolyte
https://doi.org/10.1021/acsami.2c13645

2. 南开大学 朱剑 教授 ACS AMI:通过钾离子掺杂控制氧空位和锰沉积,提升β-MnO2的能量储存
近年来,水锌离子电池以其低成本、高安全、环保等优点受到广泛关注。β-MnO2是一种潜在的ZIBs正极材料,其有效的电荷储存通道小,一直受到限制。本文采用K+掺杂的方法制备了含氧空位的β-MnO2纳米棒,以提高ZIBs的性能。组装的电池显示容量为468 mAh g-1,功率密度为2605 W kg-1,能量密度为179 Wh kg-1,优于大多数报道的ZIB。这种性能是由于β-MnO2中的氧空位和电解液中Mn2+同时沉积ε-MnO2的协同作用。此外,在2 A g-1的大电流下,在超过1000次循环时,具有卓越的循环稳定性,容量衰减可以忽略不计。本研究揭示了氧空位和Mn2+沉积效应对理解MnO2基ZIBs中电荷存储机制的重要性。

文献信息:Zhao Wang, Yurou Wang, Yuxuan Lin, Gang Bian, Hai-Yang Liu, Xiang Li, Jun Yin, and Jian Zhu*, Manipulating Oxygen Vacancies by K+ Doping and Controlling Mn2+ Deposition to Boost Energy Storage in β-MnO2

https://doi.org/10.1021/acsami.2c13030 

3. 韩国建国大学&首尔大学 ACS AMI:具有定向偶极矩的分级多孔铁电层在高性能水系锌金属电池中的应用
由于金属锌和水介质的优点,可充电金属水锌电池(AZMBs)极具未来商用的潜力。然而,由于枝晶生长不受控制,以及氢气生成和腐蚀等副反应,AZMBs的循环性有限,库仑效率低。作者采用简单的静电纺丝方法在锌金属表面形成了具有铁电β相的分层多孔聚二氟偏二乙烯(PVDF)保护层。这抑制了锌金属失效,如副反应和枝晶生长。分层多孔结构和铁电性的协同作用不仅有利于支撑基体形成均匀的成核位点,而且抑制了腐蚀,使无枝晶锌沉积成为可能。这种多功能PVDF薄膜显著提高了锌对称电池的可循环性,允许高达850小时的重复电镀/剥离。此外,它在高电流密度下具有1000次循环的优良寿命和4.0-10.0 mA cm-2的倍率性能,是裸锌电极所能容忍的电流密度的62倍。

文献信息:Ji Woo Han, Bo Keun Park, So Yeon Yang, Jimin Lee, Junyoung Mun*, Jang Wook Choi*, and Ki Jae Kim*, Hierarchically Porous Ferroelectric Layer with the Aligned Dipole Moment for a High-Performance Aqueous Zn Metal Battery
https://doi.org/10.1021/acsami.2c11172
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