通讯作者:丁书江,赵洪洋
通讯单位:西安交通大学
论文速览
锌阳极上的寄生副反应和枝晶生长是导致水系锌离子电池(ZIBs)寿命有限的难以解决的问题。本论文提出了一种自发级联优化策略,用于调控锌离子电池中Zn2+的迁移扩散行为,以解决锌阳极在水系电解液中的可逆性问题。通过构建具有分离-重构特性的PAPE@Zn层,实现了对Zn2+迁移行为的有效调控。该策略通过两个步骤实现优化:首先,易溶的聚氧化乙烯(PEO)自发分离到电解液中,削弱了H2O与Zn2+之间的优先配位,实现初步优化;其次,难溶的聚合(4-丙烯酰吗啉)(PACMO)在锌阳极上重构成疏水性的类花状阵列,进一步引导Zn2+的去溶剂化和均匀扩散,实现二次优化。这种优化显著提高了锌阳极的稳定性,延长了电池的使用寿命。
图文导读
总结展望
本研究通过自发级联优化策略显著提高了锌离子电池的性能和稳定性。通过在锌阳极上构建具有分离-重构特性的PAPE层,实现了对Zn2+迁移扩散行为的有效调控,从而抑制了锌阳极的副反应和枝晶生长。
优化后的锌阳极在对称电池中展现出超过4000小时的超长循环稳定性,且具有高库仑效率。此外,PAPE@Zn//NH4+-V2O5全电池在高电流密度下展现出卓越的循环稳定性和容量保持率。该研究为实现高性能、实用的锌离子电池提供了新的思路,并为未来锌离子电池的实际应用铺平了道路。
文献信息
标题:Regulating Zn2+ Migration-Diffusion Behavior by Spontaneous Cascade Optimization Strategy for Long-Life and Low N/P Ratio Zinc Ion Batteries
期刊:Angewandte Chemie International Edition
猎鹰教育吕老师 2023-11-05