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水系鋅離子電池（ZIBs）的開發和應用仍然面臨一些障礙，如枝晶生長和活性水引發的副反應等。近年來，Zn負極的改性取得了很大進展。其中，無機涂層表面改性是最有前景的實用策略之一。然而，無機涂層的剛性和低離子電導率限制了負極的高電流和容量循環。

針對無機涂層的缺陷及ZIBs大電流、大容量循環的實際應用要求，哈爾濱工業大學張乃慶教授、張宇等人在涂層中引入有機組分，在Zn負極上構建了具有類SEI結構的PVA@SR-ZnMoO₄多功能保護層（僅在結構上類似，SR指SO₄^2-受體）。

其中，PVA@SR外層可起到膠水的作用，賦予涂層一定的柔韌性，從而提高涂層在大容量循環下的穩定性。同時，PVA@SR可捕獲電解液中的SO₄^2-，增強Zn²⁺的流動性和分散性。至于內層，ZnMoO₄可有效抑制枝晶和副反應。重要的是，與報道的有機-無機復合材料的高離子遷移機制不同，ZnMoO₄還可在基于高鋅親和力的PVA凝膠之間建立快速的Zn²⁺遷移途徑，改善ZnMoO₄的緩慢離子傳導并打破單一組分的離子遷移極限，使其高達0.81。

圖1. 類SEI結構涂層改性負極制備及表征

基于這種多功能類SEI結構涂層的設計，改性Zn負極可在0.5 mA cm^-2、0.5 mAh cm^-2條件下的500次循環中保持99.42% 的高平均CE，而未改性Zn負極在50個循環內的CE顯著下降。同時，在5 mA cm^-2和5mAh cm^-2的條件下，改進后的Zn對稱電池可在相對穩定的電壓下循環1700小時，顯示出足夠的實際應用潛力。

此外，改性后的Zn/α-MnO₂全電池表現出優異的長循環穩定性，在1.0 A g^-1 下循環1000次后仍可保持141.7 mAh g^-1的剩余容量且不發生容量衰減，而基于未改性Zn負極的電池容量保持率僅為59.1%。總之，這項工作為高電流和容量循環的穩定Zn負極提供了合理的解決方案，為負極表面改性和有機-無機復合材料設計提供了新思路。

圖2. Zn/α-MnO₂全電池的電化學性能

Multifunctional SEI-like structure coating stabilizing Zn anode at large current and capacity, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE02931F

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張乃慶/張宇EES：多功能類SEI結構涂層實現高電流/容量穩定鋅負極

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