黄云辉Nano Energy：具有界面极化效应的陶瓷-纤维素隔膜调节锌沉积助力耐用的锌负极

Nanoyu

2021-07-06

目前用来抑制锌枝晶的电极和电解质优化策略，由于其复杂的制造工艺和高成本，对于水系锌离子电池（ZIBs）的开发来说仍然具有一定挑战性。

近日，为稳定锌负极，华中科技大学黄云辉教授，泰国朱拉隆功大学Jiaqian Qin，燕山大学Xinyu Zhang报道了开发了一种制作简单、经济实惠的纤维素纳米纤维- ZrO₂复合隔膜(ZC)。

文章要点

1）ZC隔膜具有良好的离子导电性（4.59 mS cm^-1）和较高的Zn²⁺迁移数（0.69），高介电常数（ε=25）的ZrO₂粒子通过Maxwell-Wagner极化效应提供定向电场，调节均匀的锌沉积，加速Zn²⁺离子扩散动力学，排斥阴离子，从而稳定锌负极，抑制钝化反应。

2）实验结果表明，ZC隔膜使得锌负极具有无枝晶电镀/剥离行为、高库仑效率（99.5%）和优异的循环性能（在0.5 mA cm^-2下循环2000 h）。此外，该复合隔膜还可以推广到其他绝缘陶瓷，甚至是任意组合。同时，ZC隔膜还可以显著提高组装后的Zn||ZnSO₄||MnO₂/石墨纽扣和石墨软包电池的倍率性能和循环性能，同时还具有显著的柔性和集成性。

这种陶瓷-纤维素隔膜为构建先进的锌负极用于大规模储能提供了一种有吸引力的策略。

参考文献

Jin Cao, Dongdong Zhang, Chao Gu, Xinyu Zhang, Manunya Okhawilai, Shanmin Wang, Jiantao Han, Jiaqian Qin and Yunhui Huang, Modulating Zn deposition via ceramic-cellulose separator with interfacial polarization  effect  for  durable  zinc  anode, Nano  Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106322

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106322