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西工大官操AEM:基于高容量梯度鋅粉負極的柔性鋅離子電池

西工大官操AEM:基于高容量梯度鋅粉負極的柔性鋅離子電池
基于鋅粉的負極有望用于大規模生產柔性鋅離子電池,但枝晶生長和副反應等缺點嚴重阻礙了其廣泛應用。
西工大官操AEM:基于高容量梯度鋅粉負極的柔性鋅離子電池
圖1 ZP-Grad電極的制備與表征
西北工業大學官操等為柔性鋅離子電池簡便地構建了一種具有梯度粒度和孔隙率的自支撐鋅粉基負極(ZP-Grad)。
研究顯示,鋅粉的粒度和電極孔隙率沿深度方向減小,產生了沿孔隙深度自下而上的梯度離子通量,并在表面形成了均勻的局部電流分布,從而實現了鋅的自下而上沉積和自上而下剝離行為,防止了臭名昭著的”枝晶生長”。
此外,電極上的梯度孔隙率還能有效保持結構的完整性并緩解應力集中,從而抑制長期鋅沉積/剝離過程中死鋅的產生。
西工大官操AEM:基于高容量梯度鋅粉負極的柔性鋅離子電池
圖2 ZP-Grad電極的電化學性能
因此,柔性梯度鋅粉負極可以在1 mA cm-2/1 mAh cm-2的條件下穩定循環1250小時,即使在 5 mA cm-2/5 mAh cm-2的高電流/容量條件下,也能達到130小時的長壽命,超過了非梯度負極和之前報道的大多數基于鋅粉的負極。
此外,作者還展示了一種具有長循環穩定性的柔性鋅離子電池,這為將鋅粉基負極用于柔性儲能設備帶來了巨大前景。
西工大官操AEM:基于高容量梯度鋅粉負極的柔性鋅離子電池
圖3 全電池的電化學性能
A High-Capacity Gradient Zn Powder Anode for Flexible Zn-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301741

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