孙靖宇Angew.：电解液双添加剂协同，5600小时循环的锌金属负极！

尽管锌金属负极具有显著的优点，但其商业化仍然受到枝晶的猖獗和臭名昭著的副反应的阻碍。调控锌的成核方式和沉积方向是实现稳定锌负极的关键。

苏州大学孙靖宇等通过木糖醇（XY）和氧化石墨烯（GO）在典型的硫酸锌电解液中的直接协同，提出了一种电解液双添加剂策略。

图1. ZS和ZSXY-GO电解液中锌负极状态的示意图

正如分子动力学（MD）模拟所证实的，丰富的羟基赋予了XY定制Zn²⁺溶剂化结构的能力。同时，GO和Zn之间自发的氧化还原反应导致还原GO（rGO）层在Zn表面的自组装，它作为一个原位人工界面层（AIL）来引导Zn的定向沉积。

更重要的是，添加剂和锌之间增强的相互作用可以协同促进锌成核从3D瞬时（3DI）模式转变为3D渐进（3DP）模式，这通过密度泛函理论（DFT）计算和计时安培法测试得到了验证。因此，很容易获得无枝晶的锌沉积。

图2. 半电池性能

受益于所设计的电解液工程，采用ZS-XY-GO电解液的对称电池在1.0 mA cm^-2/1.0 mAh cm^-2的条件下可获得5600小时的长寿命。

它还可以在20.0 mA cm^-2/20.0 mAh cm^-2（200小时）和30.0 mA cm^-2/30.0 mAh cm^-2（87小时）的苛刻条件下保持稳定的剥离/沉积运行。

由此产生的锌离子全电池提供了令人印象深刻的循环性能，在5.0 A g^-1的条件下，经过7600次循环后容量保持率达到84%。这种协同添加剂的使用将为先进的电解液设计提供实用的指导，以实现水系电池的应用。

图3. Zn||ZnVO全电池性能

Synchronous Dual Electrolyte Additive Sustains Zn Metal Anode with 5600 h Lifespan. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202218454

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/10/18b89c1078/

​孙靖宇Angew.：电解液双添加剂协同，5600小时循环的锌金属负极！

相关推荐

发表回复

孙靖宇Angew.：电解液双添加剂协同，5600小时循环的锌金属负极！