港城大支春义/深大刘卓鑫/南科大李洪飞AEM：通过可扩展的自组装硫醇层抑制枝晶形成和电极腐蚀实现稳定的水系锌电池

锌金属负极在水系锌电池中的实际应用受到水性电解质中枝晶生长、负极腐蚀和析氢反应的阻碍。

在此，香港城市大学支春义，深圳大学刘卓鑫，南方科技大学李洪飞等人报告了一种简单、节能且可扩展的方法可有效缓解水系锌电池存在的问题。具体而言，作者使用1-己硫醇(HT)，在锌负极表面原位形成具有高度有序结构的疏水性自组装硫醇层(SAML)。这种超薄界面结构引导均匀的锌沉积，并保护锌负极免受水和氧引起的腐蚀，从而有效抑制枝晶形成和副反应。

因此，HT-Zn电极表现出极高的电化学稳定性和可逆性，并且组装好的HT-Zn||I₂全电池提供了更高的比容量(1 A g^-1时从112 mAh g^-1到155 mAh g^-1)和超稳定的循环性能(在4 A g^-1下延长1500次循环期间容量为零)。特别地，该工作制备了一种大尺寸的软包电池，它可以稳定运行1000次循环，每个循环的容量衰减仅为0.0098%，库仑效率超过99.1%。

图1. HT分子的模拟

总之，该工作展示了一种创新且可扩展的方法来解决水系锌电池中枝晶形成、电极腐蚀和析氢的固有问题。通过在锌负极表面原位形成疏水性HT-SAML，促进锌的均匀沉积并排斥腐蚀性水分子，显著提高了锌负极的稳定性和可逆性。结果表明，HT-SAML对Zn提供了出色的保护，同时抑制了枝晶形成和电极腐蚀，在1 mA cm^-2,1 mAh cm^-2下，HT-Zn对称电池的镀锌/剥离寿命延长了1800 h以上，在10 mA cm^-2,5 mAh cm^-2下延长了约110 h。

此外，HT-Zn||I₂全电池实现了比容量的显着增加，在1 A g^-1时从112 mAh g^-1升至155 mAh g^-1，并且具有出色的循环性能，在4.0 A g^-1下延长1500次充电放电循环期间显示出零容量衰减。此外，HT-Zn||I₂软包电池被证明可以连续运行超过1000个循环，其CE高达约99.1%，并且每个循环的容量衰减仅为0.0098%。因此，该工作强调了自组装层在水系锌电池中的潜力，激发了未来进一步提高水水系电池的效率和耐用性的研究。

图2. 电池性能

Inhibiting Dendrite Formation and Electrode Corrosion via a Scalable Self-Assembled Mercaptan Layer for Stable Aqueous Zinc Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302970

原创文章，作者：wdl，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/01/23/a44a25b090/

​港城大支春义/深大刘卓鑫/南科大李洪飞AEM：通过可扩展的自组装硫醇层抑制枝晶形成和电极腐蚀实现稳定的水系锌电池

相关推荐

发表回复

港城大支春义/深大刘卓鑫/南科大李洪飞AEM：通过可扩展的自组装硫醇层抑制枝晶形成和电极腐蚀实现稳定的水系锌电池