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AM:高稳定性锌阳极二元相电解质界面的构建

Nanoyu
2023-08-12


金属锌具有高理论容量、低成本和高安全性，是水系锌离子电池的一种有前途的负极候选材料。然而，它经常遭受析氢反应（HER）、锌枝晶生长和副产物的形成。

在此，南开大学牛志强教授通过将基于TEP的电解质润湿的疏水性聚丙烯（PP）隔膜引入到Zn阳极表面上，开发了一种磷酸三乙酯（TEP）/H2O二元相电解质（BPE）界面。

文章要点

1）BPE界面的平衡取决于疏水性PP隔膜表面上基于H2O的电解质和基于TEP的电解质的相当的表面张力。BPE界面将诱导Zn2+溶剂化结构从[Zn(H2O)x]2+转化为[Zn(TEP)n(H2O)y]2+，其中大多数溶剂化的H2O分子被去除。在[Zn(TEP)n(H2O)y]2+中，残留的H2O分子可以进一步受到约束。此外，TEP和H2O分子之间形成氢键。因此，溶剂化H2O分子的电离被有效抑制，HER和副产物将被有效限制在BPE中的Zn阳极表面。

2）实验结果显示，锌负极表现出高达99.12%的库仑效率和6000小时的优异循环性能，远高于单相水性电解质的情况。进一步，为了说明BPE在全电池中的可行性，基于BPE组装了Zn/AlxV2O5电池，并表现出增强的循环性能。

 

参考文献

Jiacai Zhu, et al, The Construction of Binary Phase Electrolyte Interface for Highly Stable Zinc Anodes, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202304426

https://doi.org/10.1002/adma.202304426




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