超薄蛭石纳米片基人工界面层调控Zn^(2+)离子通量助力高性能锌金属负极

作     者：李建文 周双 孟欣雨 陈逸宁 傅纯雁 Alireza Azizi 赵晓光 解维闵 常智 潘安强 Jianwen Li;Shuang Zhou;Xinyu Meng;Yining Chen;Chunyan Fu;Alireza Azizi;Xiaoguang Zhao;Weimin Xie;Zhi Chang;Anqiang Pan

作者机构：School of Materials Science and EngineeringKey Laboratory of Electronic Packaging and Advanced Functional Materials of Hunan ProvinceCentral South UniversityChangsha 410083China School of Minerals Processing and BioengineeringCentral South UniversityChangsha 410083China 

出 版 物：《Science Bulletin》 (科学通报（英文版）)

年 卷 期：2023年第68卷第12期

页      面：1283-1294,M0004页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(51874362) the Natural Science Foundation of Hunan Province for Distinguished Young Scholars(2018JJ1036). 

主　　题：锌负极 锌离子电池 电化学稳定性 放电容量 整流器 软包电池 循环过程 锌金属 

摘      要：水系锌离子电池因其成本低、安全性高成为了近年来的研究热点,然而循环过程中的枝晶生长和界面腐蚀等问题严重限制了此类电池的实际应用。本文利用超薄蛭石纳米片(Vermiculite sheets,VS)在锌金属负极表面制备了具有核壳结构的多功能离子整流器(Ionrectifier,IRT)人工界面层.其中,疏水性聚偏二氟乙烯(PVDF)外壳能够将H_(2)O从锌负极表面驱离,赋予其优异的抗腐蚀效率(94.8%);VS内核的天然负电层间能够促进Zn^(2+)的迁移动力学(t_(+)=0.79)和密实沉积.结果表明,锌负极的电化学稳定性和沉积一致性大大提高,即使在高电流密度(3mA cm^(-2))下,IRT保护下的锌负极仍能稳定工作1600小时以上,并获得2400mAh cm^(-2)的累积放电容量.同时,利用该人工界面层组装的Zn//NH_(4)V_(4)O_(10)软包电池在1Ag^(-1)下循环150圈后的容量保持率高达94.3%.这种低成本、高效率的负极界面改性策略为水系电池的商业化提供了可能。