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无机化学学报 2024年第7期40卷 1243-1253页

作者：罗秋洋唐晓宁夏澍刘珺楠杨兴富雷杰贵州大学材料与冶金学院贵阳550025

通过在N-甲基吡咯烷酮(NMP)有机溶剂中锌电极与CuI之间的置换反应,在锌电极上原位构建了一层致密且疏水的铜金属保护层(Cu@Zn)。铜金属保护层能有效地隔离锌电极与电解液的接触,减少锌电极-电解液界面的析氢和腐蚀等副反应。同时,铜金... 详细信息

通过在N-甲基吡咯烷酮(NMP)有机溶剂中锌电极与CuI之间的置换反应,在锌电极上原位构建了一层致密且疏水的铜金属保护层(Cu@Zn)。铜金属保护层能有效地隔离锌电极与电解液的接触,减少锌电极-电解液界面的析氢和腐蚀等副反应。同时,铜金属保护层还具有较好的亲锌性,更小的界面电阻,更低的成核能垒,有利于锌离子均匀沉积,从而有效抑制了锌枝晶的生成。Cu@Zn对称电池实现了超过1 700 h(1 mA·cm^(-2))和1 330 h(3 mA·cm^(-2))的循环寿命。采用商用MnO_(2)与之匹配得到的Cu@Zn||MnO_(2)全电池不仅在1 A·g^(-1)下具有168.5 mAh·g^(-1)的可逆比容量,还可稳定循环2 000次以上。

关键词：水系锌离子电池锌电极致密疏水亲锌性铜金属层

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水系锌离子电池负极集流体关键问题及设计策略

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化学学报 2023年第1期81卷 29-41页

作者：姬慧敏谢春霖张旗李熠鑫李欢欢王海燕中南大学化学化工学院长沙410083 河南师范大学化学化工学院新乡453007

水系锌离子电池具有成本低廉、环境友好、安全、能量密度较高等特点,有望应用于大规模电化学储能装置.然而,目前使用的商业化锌箔负极相对正极活性材料大大过量,显著降低了电池的能量密度,且存在严重的穿孔和极耳脱落等问题.使用集流体... 详细信息

水系锌离子电池具有成本低廉、环境友好、安全、能量密度较高等特点,有望应用于大规模电化学储能装置.然而,目前使用的商业化锌箔负极相对正极活性材料大大过量,显著降低了电池的能量密度,且存在严重的穿孔和极耳脱落等问题.使用集流体负载锌作为负极可有效提高放电深度,同时避免电极穿孔失效.但是,集流体界面易产生锌枝晶与副反应,严重影响电池的循环寿命.本综述首先分析了锌枝晶与副反应的产生原因及其对锌负极电化学性能的影响,并从集流体材料成分选择与结构构建两方面总结了锌负极集流体的设计思路,包括选择亲锌性材料、设计择优取向基底与构建三维集流体结构.设计合适的集流体可有效调控锌金属的沉积与剥离行为,从而推进水系锌离子电池的实用化.

关键词：锌负极集流体锌枝晶亲锌性择优取向三维结构

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集流体改性构建三维锌金属负极的研究

集流体改性构建三维锌金属负极的研究

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作者：赵绮雯中南大学

学位级别：硕士

水系锌离子电池具有高安全性、低成本、高理论容量等优点,锌枝晶的形成阻碍了水系锌离子电池前进的脚步。构建三维集流体是目前缓解枝晶问题的有效手段,然而,商业化的三维(3D)集流体在实际工作过程中表现出较大的形核屏障,导致不均匀形... 详细信息

水系锌离子电池具有高安全性、低成本、高理论容量等优点,锌枝晶的形成阻碍了水系锌离子电池前进的脚步。构建三维集流体是目前缓解枝晶问题的有效手段,然而,商业化的三维(3D)集流体在实际工作过程中表现出较大的形核屏障,导致不均匀形核和聚集沉积,从而形成“尖端效应”。本文对三维集流体表面进行合金层修饰,提高与锌的亲和性,将三维骨架与合金化有效融合,改善锌沉积行为。主要研究内容如下:(1)通过电沉积的方式在三维不锈钢网表面制备一层亲锌的可调控铜锌合金层,该铜锌合金能够有效降低锌形核过电势,诱导锌沿轴向均匀沉积,并且在锌沉积/溶解过程中展现出较高的可逆性。在2m A cm的电流密度和1 m Ah cm的容量下电极能够保持98.5%的库伦效率稳定循环470圈。与CNT/Mn O组装全电池,在1 A g的电流下循环350圈具有70%的容量保持率,而未改性的全电池仅有30%的保持率。(2)通过电沉积的方式在三维不锈钢网表面合成了一层均匀分布的球状铜锡合金,提供了丰富的形核位点诱导锌均匀沉积,锌在该合金层上首圈沉积形核过电势仅为1 m V(2 m A cm-1 m Ah cm),并且在沉锌过程中,铜锡合金能够与锌反应转化为铜锌合金与锡单质,诱导锌的均匀化与致密化沉积。此铜锡骨架能够容纳大量的锌而几乎不改变纤维的厚度,起到了理想三维集流体的作用。同样与足量的锌复合后作为3D锌负极,对称电池在10 m A cm-3 m Ah cm的条件下能够保持稳定的极化电压循环1050 h。与钒系正极材料组装为全电池,在2 A g的电流下能够保持84%的容量保持率循环超过1000圈。图57幅,表2个,参考文献104篇

关键词：水系锌离子电池锌负极三维集流体亲锌性铜锌合金铜锡合金均匀致密沉积

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