AEM：揭示水性锌离子电池中树枝晶成核和生长的机制

NavyLIu

2024-01-01

水性锌离子电池（ZIBs）在下一代储能装置中具有巨大应用潜力。然而，其也存在重大挑战，包括锌枝晶的不可控形成以及锌剥离和电镀过程中的副反应。锌枝晶的形核机制尚未得到充分理解。为此，新加坡国立大学Xue Junmin利用第一性原理模拟来研究锌枝晶的形成过程。

本文要点：

1) 由于Zn扩散势垒的显著增加，吸附的O₂⁻和OH⁻离子是Zn（0001）平面上Zn枝晶形核和生长的诱导因素。作者报道了一种自上而下的方法来抑制枝晶，该方法使用分层的V₂CT_x来捕获O₂⁻和OH⁻离子，并降低了Zn扩散势垒。

2) 实验结果表明，锌枝晶的形核和生长受到显著抑制，导致锌的逐层沉积/剥离。根据电化学评估，V₂CT_x涂层的Zn复合材料在1.0 mAh cm⁻²时具有99.3%的高库仑效率。此外，在1 A g⁻¹下进行2000次循环后，全电池实现了93.6%的容量保持率的优异循环性能。

参考文献：

Mingchang Zhang et.al Unveiling The Mechanism of The Dendrite Nucleation and Growth in Aqueous Zinc Ion Batteries Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202303737

https://doi.org/10.1002/aenm.202303737