华中科技大学EnSM：用于长循环水系电池的耐化学腐蚀Cu-Zn/Zn复合负极

兔兔

2020-02-05

电动汽车、便携式电子产品和电网储能等技术的空前发展，加剧了低成本、长寿命和高安全性的高效储能设备的开发。采用锌金属负极和水系电解质的可充电电池因其成本效益高、安全性高、环境友好、能量密度大等优点，正成为强有力的选择。然而，锌金属具有化学活性，由于其低氧化还原电位，其在水系电解质中易受到化学腐蚀。揭示锌金属负极的腐蚀机理，提高其化学稳定性和电化学可逆性对其实际应用具有重要意义。在此，华中科技大学孙永明教授发现锌金属电极在置于ZnSO₄电解质水溶液中时容易被氧化，形成氢氧化锌和氢气，导致电池内阻增大和膨胀问题，从而使电池失效。为了抑制这种化学腐蚀，在锌金属负极中引入一种具有腐蚀性的金属铜，在电池循环过程中，通过电化学的方法将其转化为Cu-Zn合金/Zn复合材料，以形成结构致密、均匀的Cu/Zn复合材料。所获得的Cu-Zn/Zn电极在1 mA/cm²和0.5 mAh/cm²的电流密度下静置1个月后表现出超过1500圈的稳定循环，过电势（46 mV）几乎没有变化，而纯锌电极在相同条件下表现出较大的电压波动和较高的过电位（> 400 mV），这一结果表明抑制可充电水性电池中Zn金属负极化学腐蚀的重要性。这项工作为水系电池中锌金属电极的腐蚀提供了基础的认识，说明了腐蚀对锌金属电极电化学性能的重要影响，为稳定可深度充电的水系电池中锌负极的合理设计提供了依据。

Zhao Cai, Yangtao Ou, Jindi Wang, Run Xiao, Lin Fu, Zhu Yuan, Renmin Zhan, Yongming Sun. Chemically resistant Cu-Zn/Zn composite anode for long cycling aqueous batteries. Energy Storage Materials 2020.

DOI: 10.1016/j.ensm.2020.01.032

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.01.032