鋅 (Zn) 金屬基電池的應(yīng)用受到不可控的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)的析氫反應(yīng)和動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)的枝晶生長(zhǎng)的阻礙，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性降低和電池過早失效。
為了解決這些挑戰(zhàn)，南方科技大學(xué)Hongfei Li引入了一種 pH 介導(dǎo)的表面電荷增強(qiáng)和離子選擇性策略，利用一種簡(jiǎn)便的自組裝方法，在 Zn 金屬表面原位構(gòu)建半胱胺 (SH-CH2-CH2-NH2) 分子層 (SAL) (Zn@SCRIS-SAL)。
文章要點(diǎn)
1）在 pH 介導(dǎo)的質(zhì)子化效應(yīng)的觸發(fā)下，這些層產(chǎn)生部分正表面（-NH3+）以排斥水合質(zhì)子和親鋅位點(diǎn)（-NH2）以錨定 Zn2+。上述效應(yīng)的協(xié)同作用使得高度可逆的鋅金屬化學(xué)反應(yīng)能夠有效抑制副反應(yīng)和枝晶生長(zhǎng)。
2）結(jié)果顯示，對(duì)稱電池中的 Zn@SCRIS-SAL 在 10 mA cm-2 的高電流密度下表現(xiàn)出穩(wěn)定性，超長(zhǎng)壽命可達(dá) 2500 小時(shí)。通過將 Zn@SCRIS-SAL 與 I2 正極集成到全電池中，進(jìn)一步確定了卓越的可逆性，與裸露的 Zn 基電池相比，其表現(xiàn)出較高的容量保持率。此外，用 Zn@SCRIS-SAL 組裝的 80 mAh 軟包電池在 5.18 mA h cm-2 的面積容量下運(yùn)行了 2500 次。
這項(xiàng)工作為精細(xì)調(diào)節(jié)高可逆水性 Zn 離子電池界面分子層的電子狀態(tài)提供了一個(gè)新平臺(tái)。
參考文獻(xiàn)
Zhiquan Wei, et al, Surface Charge-Reinforced and Ion-Selective Layers for Stable Metal Zinc Anodes Chemistry, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE01260G
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee01260g
