由于不穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面，鋅(Zn)陽(yáng)極穩(wěn)定性在堿性電解質(zhì)中提出了關(guān)鍵挑戰(zhàn)。特別是鋅酸鹽([Zn(OH)4]2-)的不均勻形核和快速擴(kuò)散誘導(dǎo)Zn枝晶生長(zhǎng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的鈍化和自發(fā)析氫反應(yīng)(HER)。
為了解決這些問(wèn)題，西安交通大學(xué)丁書(shū)江教授，Hongyang Zhao設(shè)計(jì)了一種陽(yáng)離子緩沖策略，通過(guò)啟動(dòng)一種新的“快速成核-緩慢生長(zhǎng)”模式來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的無(wú)枝晶球形Zn沉積，該模式使用聚(二甲基二烯丙基氯化銨)(PDDA)添加劑來(lái)分離Zn成核和生長(zhǎng)過(guò)程。
文章要點(diǎn)
1）在電極/電解質(zhì)界面上具有強(qiáng)親和力的富陽(yáng)離子鏈可以有效地富集近電極[Zn(OH)4]2-并減緩體相[Zn(OH)4]2-的遷移。此外，優(yōu)先吸附的PDDA也抑制了HER，并減少了腐蝕和電惰性ZnO副產(chǎn)物。
2）PDD改性的電解液提高了鋅陽(yáng)極在長(zhǎng)期電鍍/剝離循環(huán)中的耐久性，同時(shí)提高了鋅和電解液的利用率。具有PDDA的對(duì)稱電池在20 mA cm-2和10 mAh cm-2下維持超過(guò)450小時(shí)。最后，通過(guò)含水堿性鋅-空氣和鋅-鎳電池展示了研究的實(shí)際意義，這些電池在高速和貧電解質(zhì)條件下具有極其穩(wěn)定的性能。
參考文獻(xiàn)
Yanan Zhang, et al, Densely packed spherical zinc deposition by cation buffer strategy enabled high-rate alkaline zinc batteries with lean electrolyte, Energy Environ. Sci.,2025
DOI: 10.1039/D5EE00703H.
