AEM:弹性海藻酸钠界面助力高比能高功率金属锌电池

北2北

2022-04-12

锌负极表面持续的腐蚀反应和不受控的枝晶生长严重影响了锌金属电池的性能。人们常常采用人工界面的方法来稳定金属锌负极，但是大多数界面都不利于离子传导而且无法适应金属锌沉积过程中的体积变化。近日，香港理工大学Biao Zhang 等设计了一种由热塑性聚氨酯和海藻酸锌组成的界面实现了金属锂-电解液界面的稳定。

文章要点

1）研究人员使用热塑性聚氨酯纤维阵列作为聚合物基质，利用海藻酸锌作为填料设计了一种杂化聚合物界面。这种界面能够作为物理阻隔隔绝电解质与锌负极的直接接触，从而有效抑制界面副反应。

2）杂化界面中的海藻酸锌粒子能够调控Zn²⁺的扩散，并使得金属锌在界面以下实现稳定均匀的沉积与剥离。同时，粘弹性的热塑性聚氨酯可以作为超弹性约束条体来抑制枝晶生长并适应体积变化。

3）杂化界面保护的锌负极具有优异的循环性能，在5mA/cm²的电流密度和5mAh/cm²的沉积容量下能够实现长达1200小时的稳定循环，在10mA/cm²的电流密度和10mAh/cm²的沉积容量下能够实现长达500小时的稳定循环。其累计沉积容量可以突破6000mAh/cm²。

参考文献

Qun Liu et al, Elastomer–Alginate Interface for High-Power and High-Energy Zn Metal Anodes, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200318

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200318?af=R