卢锡洪Angew:电解液添加剂助力高放电深度/高面容量/高电流下的锌负极! 2023年10月8日 下午8:46 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 7 析氢和枝晶问题是导致锌负极寿命和库仑效率(CE)有限的罪魁祸首,特别是在苛刻的测试条件下。 中山大学卢锡洪等考虑到Zn2+的Lewis酸性特征,建议采用具有丰富不共享对电子的亲锌Lewis碱分子作为合适的电解液添加剂,以稳定在”三高”条件下(高放电深度(DOD)、高面积容量和高电流)的Zn负极。 图1. 溶剂化结构的MD模拟 首先,Zn2+与亲锌非共享对电子之间强烈的路易斯酸碱相互作用,预计将通过配位减少水合Zn2+溶剂化鞘中的H2O分子,并抑制Zn2+在界面上的随机、不可控扩散。 其次,不共享对电子的独特吸电子特性可以与H2O分子相互作用,形成分子间氢键。强烈的分子间氢键效应将打破H2O分子的四面体结构及其原有的氢键网络,从而限制了自由水的反应性。这两个因素的结合可以实质性地解决锌负极的析氢和枝晶问题,即使是在”三高”情况下。 图2. 半电池性能 作为概念证明,在上述优点的推动下,作者在ZOTF电解液(2M Zn(OTf)2-H2O)中加入DMF,在沉积/剥离过程中,在15%的DOD下,Zn负极的CE从~41.1%(50次循环后)提升到~100%(100次循环后)。其他路易斯碱分子如N,N-二甲基乙酰胺(NND)和1,2-二甲氧基乙烷(12D)也有类似的改善趋势。 令人鼓舞的是,大尺寸Zn||Zn-ZOTF-2H1D 软包电池还实现了延长的循环耐久性,在约60%DOD时具有相对恒定的电压滞后超过1000小时,并具有显著的高面容量。此外,通过在ZOTF-2H1D电解液中配对VO正极和Zn负极,还可以实现长寿命的全电池,约2000次循环后未检测到可见的容量衰减,以及约100% CE。因此,这种在电解液中引入路易斯非共享对电子的做法为在极端测试条件下稳定锌负极提供了一个创新的想法。 图3. 全电池性能 Unshared Pair Electrons of Zincophilic Lewis Base Enable Long-life Zn Anodes under “Three High” Conditions. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202208051 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/08/883b37d2fc/ 电池 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 杭电Nano-Micro Lett.:Ni/Co3O4薄膜作为双功能电催化剂用于高效的整体水分解 2023年11月1日 华南理工邓远富EnSM: 异质双层复合固体电解质设计实现稳定的4.5 V全固态锂电池 2023年10月13日 Nature子刊:弱配位锂离子在单离子导体基复合低电解液锂金属电池中的应用 2023年9月21日 崔光磊等AEM:破解无负极锂金属电池的热失效机制 2023年10月9日 南京大学金钟/马晶,最新Nano Energy! 2024年5月7日 大连化物所陈萍Nature Catalysis:合成氨大有前途! 2023年10月11日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交