AEM：自组装聚合物涂层助力高放电深度锌充电性

Nanoyu

2021-08-28

金属锌（Zn）作为一种环保、经济实惠的负极材料具有广泛应用的潜力，有望解决活性物质损失和形状变化引起的可充电性问题。

近日，美国桑迪亚国家实验室Timothy N. Lambert报道了一种自组装的Nafion涂层Celgard 3501（NC-Celgard）隔膜能够使Zn负极在高放电深度（DOD_Zn）的碱性电解液中实现前所未有的循环寿命。

文章要点

1）实验结果显示，使用面积容量为60 mAh cm^-2的商用高能量密度电极，在20% DOD_Zn电池下测试的Zn-Ni电池可实现200次以上的循环，而50% DOD_Zn电池在失效前可实现100次以上的循环。20%和50%的DOD电池在其循环周期中平均每周分别提供132和180 Wh L^-1的能量。

2）研究发现，出色的可充电性得益于隔膜上300 nm厚的带负电荷的Nafion涂层的高度选择性扩散特性，其防止了Zn枝晶短路，并抑制了活性物质的重新分布。交叉实验表明，NC-Celgard隔膜对Zn（[Zn(OH)₄]^2-）几乎不渗透，性能优于商用Celgard、玻璃纸、Nafion 211和212隔膜，同时仍允许氢氧化物传输。

这项工作证明了选择性隔膜在不增加系统体积或复杂性的情况下提高能量密集型锌电极的循环寿命的可行性。

参考文献

David J. Arnot, et al, High Depth-of-Discharge Zinc Rechargeability Enabled by a Self-Assembled Polymeric Coating, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101594

https://doi.org/10.1002/aenm.202101594