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電子科大/佛大EnSM:甘油作為協(xié)同操縱劑和脫溶劑實現(xiàn)長壽命無枝晶鋅負極

電子科大/佛大EnSM:甘油作為協(xié)同操縱劑和脫溶劑實現(xiàn)長壽命無枝晶鋅負極

由于難以控制的鋅枝晶生長、嚴重的寄生副反應(yīng)以及較差的低溫性能,水系鋅儲能裝置的發(fā)展受到嚴重限制。

電子科大/佛大EnSM:甘油作為協(xié)同操縱劑和脫溶劑實現(xiàn)長壽命無枝晶鋅負極

圖1 對稱電池性能

電子科技大學(xué)周柳江、張永起、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳永等在鋅電池的1 M Zn(ClO4)2和0.5 M Na2SO4電解液中引入了適當(dāng)濃度為2.1 M的甘油(Gl)作為協(xié)同操縱劑和脫溶劑。理論計算和實驗分析證實,Gl-Na+結(jié)構(gòu)在沉積過程中會吸附在鋅負極上,增加了鋅枝晶上負電荷的靜電屏蔽面積,從而抑制了其生長。

同時,Gl對Zn2+的脫溶劑化作用促進了溶劑化結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,從而使Zn2+均勻沉積。此外,Gl還能抑制寄生副反應(yīng)和電解液的凝結(jié),從而確保電極表面的均勻性,提高低溫性能。

電子科大/佛大EnSM:甘油作為協(xié)同操縱劑和脫溶劑實現(xiàn)長壽命無枝晶鋅負極

圖2 雜化電解液對鋅沉積剝離過程的影響

因此,采用改性電解液,在 2 mA cm-2和1 mA h cm-2的條件下,穩(wěn)定的鋅沉積剝離可持續(xù)2930小時,是不含Gl電解液的7.5倍。此外,即使在零下10 ℃的條件下,基于活性炭和V2O5//Zn全電池的混合電容器在循環(huán)30,000次和3000次后,容量保持率也分別達到了95.37%和62.84%??傮w而言,這項研究提出了一種雙添加劑協(xié)同作用的有效策略,以促進高性能水系電池鋅電極的穩(wěn)定性。

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圖3 鋅離子混合電容器的電化學(xué)行為

Synergistic Electrostatic Shielding Manipulation of Na+ and Desolvation Effect of Zn2+ Enabled by Glycerol for Long-Lifespan and Dendrite-Free Zn Anodes. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102929

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