中南王海燕/孙旦EES: 渐进成核机制实现稳定的镀锌/剥离行为

2023年10月26日上午11:00 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 15

由于剥离后锌（Zn）负极上电场的不均匀分布，水系锌离子电池在重复循环过程中，严重的不可控Zn枝晶生长一直是一个巨大的挑战。

在此，中南大学王海燕教授、孙旦副教授等人展示了一种全新的成核机制，通过将高价阳离子（Ce³⁺，La³⁺）引入电解液中以均匀电场并调节锌沉积行为。

详细的表面形貌演化研究表明，通过阳离子添加剂的优先吸附，Zn的成核机制从原始电解液中的瞬时成核转变为渐进成核，从而导致稳定的锌剥离/电镀行为。

图1. 基于两种电解液的Zn对称电池的电化学性能

因此，基于含0.01 M Ce₂(SO4)₃的电解液的Zn对称电池可在5 A g^-1下以较低的电压滞后 (83.3 mV) 循环700 h以上，明显优于含原始电解液的电池（282 h）。

此外，设计的Zn//NaV₃O₈·1.5H₂O全电池在5 A g^-1下250次循环后的容量保持率（87.0%）也高于原始电解液中的容量保持率（68.1%）。这项工作为阳离子吸附对锌成核的影响提供了全新而深入的见解。

图2. 基于两种电解液的Zn//NaV₃O₈·1.5H₂O全电池的电化学性能

Progressive nucleation mechanism enables stable zinc stripping-plating behavior, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01861B

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