鋅金屬電池在大規模存儲中顯示出巨大的應用價值,但仍受到水系電解質腐蝕和界面水分解反應的阻礙。
圖1. 電解液設計
湖北大學王浩、萬厚釗、南洋理工大學張寶等提出了一種含有丁二腈(SN)添加劑的疏鋅電解液,SN電解液對鋅的親和力較低,但對固態相(SEI)的親和力較強。本質上的疏鋅電解液可以降低鋅金屬對電解液的親和力,防止界面水引起的析氫反應和腐蝕的發生。
因此,SN電解液不僅減少了鋅金屬的腐蝕,還改變了氫氧化鋅硫酸鹽(ZHS)的生長趨勢,獲得了由ZHS水平堆積形成的平坦、高Zn2+通量的SEI(H-SEI)。與常見的垂直生長的ZHS形成的SEI(V-SEI)相比,H-SEI可以防止鋅的進一步腐蝕并抑制枝晶的生長。
圖2. 半電池性能
與其他成膜添加劑策略不同,SN沒有引入其他SEI成分,而是改變了ZHS的積累模式。結果,對稱電池能夠實現超過4000小時的無枝晶循環(累積容量為20000 mAh cm-2),并且在放電深度(DOD)為86.1%的情況下,仍然可以穩定地進行325 h沉積/剝離。
此外,采用有限鋅的軟包電池提供了最大的能量密度為57.0 Wh kg-1(基于正極材料和負極材料的質量負載)。這樣一個簡單的添加劑策略為鋅化學在溫和電解液環境下的實際應用提供了理論參考。
圖3. 全電池性能
Zincophobic Electrolyte Achieves Highly Reversible Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300795
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