博士生张习习、青年教师王成刚在《Angewandte Chemie International Edition》上发表文章38
近日,本课题组在水系储能领域取得重要研究进展,相关工作以题为“MultifunctionalInterface Layer Constructed by Trace Zwitterions for Highly Reversible ZincAnodes”的研究论文发表于顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上,博士研究生张习习和王成刚副教授为第一作者,徐锡金教授和黄金昭教授为通讯作者,济南大学为第一完成单位。 由于枝晶生长和电极/电解液界面处的副反应,锌(Zn)阳极的非均匀沉积/剥离严重限制了其循环寿命。研究人员在水系电解液中引入微量两性离子(三氟乙酸吡啶,TFAPD)以构建多功能界面,从而增强锌阳极的可逆性。具有强特异性吸附的TFA−阴离子附着在Zn表面层,重建内亥姆霍兹平面(IHP),以防止游离H2O引起的析氢和腐蚀副反应。在Zn2+沉积过程中,Py+阳离子在电场的作用下聚集在锌阳极的外亥姆霍兹平面(OHP)上,形成屏蔽层,使Zn2+能够沉积均匀。此外,吸附的TFA−和Py+促进了Zn2+的去溶剂化过程,实现快速反应动力学。因此,Zn||Zn电池表现出超过10000小时的优异循环性能。即使在Zn利用率为85%的情况下,它也能在10 mAcm−2和10 mAhcm−2下稳定循环超过200小时。不仅如此,即使在30000次循环后,Zn||I2全电池的容量保持率仍超过95%。值得注意的是,Zn||I2 软包电池 (95mAh) 在750次循环后仍能保持99%的高容量。 图1 水系锌金属电池中锌负极存在问题 图2 TFAPD作用机制研究 图3 锌表面沉积动力学表征 图4 锌负极沉积的形貌表征 图5 Zn||Zn对称电池的电化学性能 图6 Zn||I2全电池的电化学性能 文章链接:MultifunctionalInterface Layer Constructed by Trace Zwitterions for Highly Reversible Zinc Anodes, Angewandte Chemie, 2024.https://doi.org/10.1002/anie.202411884
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