AEM：空间位阻效应对锌离子转移和还原动力学之间权衡的影响

NavyLIu

2024-10-22

由于缓慢传质过程和快速电化学还原动力学之间的矛盾，电极界面浓度极化显著限制了锌阳极的实际应用。创建适度的锌离子转移和还原化学物质对于耐用锌离子电池至关重要。近日，广西大学何会兵通过选择大尺寸的4-氨基甲基环己烷羧酸（AMCA）分子作为电解质添加剂来实现这种权衡效应。

本文要点：

1) AMCA分子通过与Zn²⁺的稳定配位来重组Zn²⁺的溶剂化结构，并重建氢键网络，从而实现了拉脱溶剂过程。同时，AMCA通过推力增大了Zn²⁺的溶剂化尺寸，限制了快速电化学还原动力学。

2) 通过适度的拉-推相互作用来维持平衡的化学环境。此外，AMCA可以锚定在锌表面，形成贫水微环境，促进均匀的Zn（002）沉积，并有效限制水引起的副反应。具有AMCA的Zn-Zn对称电池在20mA cm^-2下稳定运行了167天，而采用AMCA的Zn||VO_X全电池在2 A g⁻¹下进行590次循环后，即使在低N/P（4.3）、贫电解质（50µL mAh⁻¹）和10µm的超薄锌箔的情况下，也能实现99.15%的容量保持率。

参考文献：

Nan Hu et.al Comprehensive Understanding of Steric-Hindrance Effect on the Trade-Off Between Zinc Ions Transfer and Reduction Kinetics to Enable Highly Reversible and Stable Zn Anodes Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202404018

https://doi.org/10.1002/aenm.202404018