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支春義團(tuán)隊(duì)ACS Nano.:晶體定向工程,增強(qiáng)Zn負(fù)極的界面動(dòng)學(xué)性能!
來源: 時(shí)間:2023-12-19 16:03:34 瀏覽:2348次

第一作者:Qing Li

通訊作者:支春義教授

通訊單位:香港城市大學(xué)

DOI:10.1021/acsnano.3c07848



研究背景



鋅(Zn)負(fù)極中不可控的枝晶形成是可充電水系鋅基電池(RAZBs)商業(yè)化的瓶頸。界面,即電荷轉(zhuǎn)移過程發(fā)生的位置,以尚未完全理解的方式顯著影響進(jìn)一步的形貌演化,例如,晶面和涂層的取向?;诖?,香港城市大學(xué)支春義教授等人證明了Zn負(fù)極的形態(tài)和動(dòng)力學(xué)可以通過晶面來調(diào)整,開發(fā)了一種T-ZnSe層來誘導(dǎo)均勻沉積,制備的T-ZnSe層可以顯著提高反應(yīng)動(dòng)力學(xué),并誘導(dǎo)(0002)Zn均勻沉積。



文章要點(diǎn)



1、作者證明了Zn負(fù)極的形態(tài)和動(dòng)力學(xué)可以通過晶面來調(diào)整,開發(fā)了一種T-ZnSe層來誘導(dǎo)均勻沉積。以這種T-ZnSe@Zn作為負(fù)極,具有I2正極和實(shí)際面積容量(2 mAh cm-2)的全電池可以穩(wěn)定地循環(huán)工作900次。此外,作者還利用該負(fù)極制備了一個(gè)總?cè)萘繛?50 mAh的袋式電池,證明了其有效性。

2、通過機(jī)理研究,作者比較了T-ZnSe@Zn、P-ZnSe@Zn和裸Zn負(fù)極的性能。從影響負(fù)極沉積/溶解的角度來看,三者表現(xiàn)出了完全不同的電化學(xué)行為。T-ZnSe層正調(diào)節(jié)并促進(jìn)負(fù)極反應(yīng),而P-ZnSe層作為一個(gè)勢壘,其活化能較低,但高電阻阻礙了反應(yīng)。T-ZnSe層表現(xiàn)出最低的活化能和極大增強(qiáng)的電池性能。T-ZnSe@Zn||I2電池具有高面積容量(3.75 mAh cm-2),也可以循環(huán)900多次,容量保留率高達(dá)87.2%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于P-ZnSe@Zn||I2和裸Zn||I2。本工作表明,涂層的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)陽極剝離/鍍層有顯著影響,有望為金屬陽極的優(yōu)化提供依據(jù)。



圖文展示



 圖1.T-ZnSe@Zn的特性

 圖2.比較(0002)Zn和(111)ZnSe原子排列、晶格匹配度

 圖3. P-ZnSe@Zn和T-ZnSe@Zn的性能表征

 圖4.電池的循環(huán)性能、SEM表征

 圖5.各種Zn負(fù)極的電池性能


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