來源：《中國科學報》第1版 要聞
發(fā)布時間：2024-08-13
本報訊（記者孫丹寧）中國科學院大連化學物理研究所研究員陳忠偉、副研究員竇浩楨團隊提出“動態(tài)雙電層”概念，原位構(gòu)筑自修復雜化固態(tài)電解質(zhì)界面，得到的水系鋅離子電池在高載和貧電解液實際工況下具有長循環(huán)壽命。該研究為水系電池固態(tài)電解質(zhì)界面設(shè)計提供了指導，動態(tài)雙電層概念為理解雙電層結(jié)構(gòu)提供了新視角。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學》。
水系鋅離子電池具有高安全性和低成本的優(yōu)勢，在新一代存儲電池技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，其實際應(yīng)用面臨析氫反應(yīng)、化學腐蝕和枝晶生長等挑戰(zhàn)。
針對上述挑戰(zhàn)，團隊開發(fā)了雙位點吸附添加劑，添加劑分子可動態(tài)調(diào)整自身分子構(gòu)型和分布，使得雙電層中離子、分子重排，構(gòu)筑了動態(tài)雙電層。此外，原位和非原位表征表明，動態(tài)雙電層誘導原位形成自修復雜化固態(tài)電解質(zhì)界面。動態(tài)雙電層和自修復雜化固態(tài)電解質(zhì)界面協(xié)同作用，有效抑制了界面副反應(yīng)，加速了界面動力學，并調(diào)控了Zn2+沉積。
研究發(fā)現(xiàn)，Zn//Zn對稱電池在42.7%放電深度或50mA/cm高電流密度下，展現(xiàn)了500h的高可逆性。Zn//NVO全電池在3A/g下，具有1萬次循環(huán)穩(wěn)定性和100%的容量保持率，即使在貧電解液和高負載實際工況下，電池仍具有超過3000次的穩(wěn)定循環(huán)。此外，團隊還證明了該電池在-30℃下仍可穩(wěn)定運行。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202410422
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