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南大周豪慎Angew.：CE近100%！海藻糖添加劑助力Zn-Cu電池
來源： 時間：2023-08-28 10:47:19 瀏覽：1643次


第一作者：Haoyu Li

通訊作者：周豪慎教授、郭少華教授

通訊單位：南京大學

DOI: 10.1002/anie.202310143


01

研究背景

鋅（Zn）負極的中等可逆性是鋅離子電池中的長期挑戰(zhàn)，促進了合適的電解質(zhì)添加劑的探索。對于穩(wěn)定的Zn負極，在多個界面反應中構(gòu)建光滑沉積的絕對優(yōu)勢至關重要，包括抑制側(cè)寄生反應和促進Zn電鍍過程。基于此，南京大學周豪慎教授和郭少華教授等人首次將海藻糖（THL）引入水電解質(zhì)中以穩(wěn)定Zn負極，研究了海藻糖在抑制析氫和加速Zn沉積中的關鍵作用。由于添加海藻糖的解鎖晶體面定向沉積，通過（002）平面暴露，電沉積從薄片的隨機積累變成了致密體。結(jié)果獲得了高度可逆的鋅陽極，在Zn-Cu電池中平均CE為99.8%，在9.0%的分離深度下超過1500 h穩(wěn)定循環(huán)。


02

文章要點

1、作者將海藻糖（THL）引入水電解質(zhì)中以穩(wěn)定Zn陽極，實現(xiàn)了具有良好可逆性的Zn沉積，在Z-Cu電池中平均CE為99.8%，并在1500 h內(nèi)穩(wěn)定循環(huán)（9.0% DOD）。利用貧電解質(zhì)提高了良好的速率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。THL添加劑的可用性也在使用ZVO正極的全電池中得到了證明，提供了2000次循環(huán)的提高速率性能和高穩(wěn)定性。

2、海藻糖（THL）破壞水氫鍵網(wǎng)絡，減少析氫反應（HER），水和Zn2+在THL上的吸附位點的不匹配也是Zn2+溶劑化環(huán)境較弱的原因。此外，由THL分子表層引起的各種測量證明了加速Zn沉積/溶解動力學。

3、通過從微生物學中擴展自衛(wèi)機制，作者探索了海藻糖在電解質(zhì)調(diào)節(jié)中的應用。首次報道了海藻糖在電解質(zhì)改性中的跨學科應用。根據(jù)熱力學和反應動力學原理，研究了海藻糖在抑制析氫和加速Zn沉積中的關鍵作用。該工作為Zn負極穩(wěn)定添加劑的探索提供了新的見解。


03

圖文展示

 

圖1.THL從生物保護到Zn負極穩(wěn)定的應用遷移示意圖

 

圖2. THL的溶劑化作用

 

圖3. THL對負極表面和鍍Zn的作用

 

圖4.（002）平面曝光的光滑沉積形態(tài)

 

圖5.添加THL改善Zn負極性能

 

圖6.比較Zn-ZVO全電池在1 M ZSO和5 mM THL中的性能

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全部 3小時前 四川
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