具有良好柔性的水系鋅離子電池(ZIBs)吸引了便攜式和可穿戴電子產品的巨大關注。然而,由于Zn枝晶的失控生長、低庫侖效率以及差循環性能,其實際應用受到了限制。
圖1 Zn/rGO@CC復合負極的制備及表征
四川大學盧燦輝、張偉等通過共電泳技術制備了一種柔性無枝晶鋅復合負極。具體而言,Zn2+離子和氧化石墨烯(GO)分別被還原成Zn納米片和還原氧化石墨烯(rGO),兩者同時在碳布(CC)上組裝,形成了具有rGO互穿導電網絡的Zn/rGO@CC復合負極。
三維rGO網絡不僅提高了復合負極的導電性和潤濕性,而且均勻了電場分布和Zn2+離子通量,從而有效抑制了枝晶的生長。此外,rGO中豐富的親鋅位點也能促進鋅的均勻沉積。
圖2 Zn/rGO@CC復合負極的電化學性能
因此,組裝的Zn/rGO@CC對稱電池具有低電壓滯后和長時間穩定性(在1 mA cm-2下接近1000小時),并且相應的水系Zn||MnO2全電池也具有更高的倍率性能和驚人的長期耐久性。
此外,作為概念驗證應用,這項工作還采用PVA/ZnCl2-MnCl2-LiCl凝膠作為電解質制備了一種準固態(QSS)ZIB,其不僅具有出色的儲能特性,還具有優異的柔韌性,展示了它在未來可穿戴和便攜式電子設備中的巨大應用潛力。
圖3 扣式 ZIBs和柔性QSS ZIB的性能
Dendrite-Free Zn/rGO@CC Composite Anodes Constructed by One-Step Co-Electrodeposition for Flexible and High-Performance Zn-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202306346
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