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?施思齊/劉波/陳繼章AFM:隔膜的篩分效應實現無枝晶的耐用水系鋅離子電池

?施思齊/劉波/陳繼章AFM:隔膜的篩分效應實現無枝晶的耐用水系鋅離子電池
鋅枝晶和寄生反應對水系鋅離子電池(AZB)的循環性影響很大。雖然事實證明隔膜改性能有效解決這些問題,但所開發的大多數隔膜都太厚,無法滿足實際要求。
?施思齊/劉波/陳繼章AFM:隔膜的篩分效應實現無枝晶的耐用水系鋅離子電池
圖1.?UiO-66-NH2調節Zn2+離子配位和遷移的基礎
上海大學施思齊、井岡山大學劉波、南京林業大學陳繼章等將一種氨基(-NH2)官能化的Zr基金屬有機框架(MOF,UiO-66-NH2)與木質纖維素(LC)相結合,通過直接的真空過濾技術開發了用于AZB的復合隔膜(LC@UiO-66-NH2)。
由此產生的隔膜具有幾個值得注意的優點,包括20 μm的低厚度、47.4 MPa的高機械強度、優異的柔韌性、良好的親水性和良好的離子傳導性。值得一提的是,-NH2極性基團已被證實能與Zn2+和H2O產生強烈的相互作用,這有利于Zn2+離子通量的均勻性和H2O分子的固定。因此,這種復合隔膜可以增加Zn2+離子遷移數,降低脫溶劑化活化能,促進均勻的鋅沉積,加快鋅沉積動力學,抑制析氫寄生反應。
?施思齊/劉波/陳繼章AFM:隔膜的篩分效應實現無枝晶的耐用水系鋅離子電池
圖2.?Zn//Zn電池的電化學性能
受益于上述優勢,采用這種復合隔膜后,鋅電極在電流密度為2 mA cm-2時的工作壽命超過了2000小時,并具有顯著的無枝晶特性,即使在25 mAh cm-2的超高容量條件下仍可正常工作。此外,由此產生的鋅//二氧化錳電池還具有卓越的倍率能力和出色的循環性??傮w而言,這項研究為利用氨基官能團抑制水系電池中的不利現象提供了新的見解。
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圖3.?Zn//Cu、Zn//MnO2和Zn//AC ZHSs的電化學行為
Amino-Enabled Desolvation Sieving Effect Realizes Dendrite-Inhibiting Thin Separator for Durable Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307384

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