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水系鋅金屬電池由于其較高的理論能量密度和成本效益而被認為是有前景的儲能裝置。然而，循環(huán)過程中的副反應和Zn枝晶的生長限制了它們的實際應用。

圖1. ZnOTF和ZnOTF/MAAC電解液中Zn負極的可逆性

西北工業(yè)大學張皝、德國烏爾姆亥姆霍茲研究所Stefano Passerini等研究了乙酸甲銨（MAAC）作為電解液添加劑來提高鋅負極的可逆性和穩(wěn)定性。

研究發(fā)現(xiàn)，AC-陰離子會競爭性地參與Zn²⁺的溶劑化結構，以減少水的反應性并促進電解液中的陰離子富集結構，這可以有效地抑制副產(chǎn)物和枝晶的形成。這主要歸功于陰離子衍生的、具有無機/有機混合結構的堅固固體電解質間相的形成。

圖2. 電解液中沉積鋅的形態(tài)演變

結果，該添加劑的使用賦予了Zn||Zn電池和Zn||Ti電池更高的CE和Zn沉積/剝離的可逆性，Zn||Zn電池的循環(huán)壽命超過2000小時，Zn||Ti電池在700次循環(huán)中的庫侖效率高達99.5%。

此外，利用含MAAC的電解液，Zn||Na₃V₂(PO₄)₃電池和Zn||活性碳電容器的循環(huán)穩(wěn)定性得到顯著改善。

該研究結果提供了一個基本的理解，即通過溶劑化結構中的競爭性陰離子來調節(jié)陰離子衍生的SEI，并將為開發(fā)可持續(xù)、多樣化的鋅電化學的先進水系電解液提供見解。

圖3. SEI分析

Competitive Solvation-Induced Interphases Enable Highly Reversible Zn Anodes. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00650

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張皝ACS Energy Letters：競爭性溶劑化誘導的SEI實現(xiàn)99.5%高CE鋅負極