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TUhjnbcbe - 2024/7/13 19:45:00
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锌金属具有理论容量高、成本低和安全性高等优点,是一种很有前景的水系锌离子电池负极候选材料。然而,它经常会发生析氢反应(HER)、锌枝晶生长和副产物的形成。

图1BPE界面的构建和作用示意

南开大学牛志强等通过在锌负极表面引入基于磷酸三乙酯(TEP)的电解液润湿疏水性聚丙烯(PP)隔膜,开发了磷酸三乙酯(TEP)/H2O双相电解液(BPE)界面。疏水性聚丙烯隔膜表面的H2O基电解液和TEP基电解液的表面张力相当,这确保了BPE平衡和BPE界面的构建。

研究显示,BPE界面将诱导Zn2+溶剂化结构从[Zn(H2O)x]2+转换为[Zn(TEP)n(H2O)y]2+,其中大部分溶剂化的H2O分子被去除。在[Zn(TEP)n(H2O)y]2+中,TEP和H2O分子之间形成的氢键可进一步限制残留的H2O分子。

图2半电池性能

因此,在BPE的情况下,HER和副产物能够在锌负极表面得到有效抑制。结果,采用BPE的锌负极获得了高库仑效率、高利用率和卓越的循环性能,库仑效率高达99.12%,循环可达小时,远高于单相水电解液。为了说明BPE在全电池中的可行性,作者也基于BPE组装了Zn/AlxV2O5电池,即使在低正负比(N/P)条件下也能表现出稳定的循环性能。

图3全电池性能

TheConstructionofBinaryPhaseElectrolyteInterfaceforHighlyStableZincAnodes.AdvancedMaterials.DOI:10./adma.04426

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