锌枝晶与电池循环过程中局部离子耗尽产生的空间电荷区域密切相关,阻碍了水性锌金属电池(ZMB)的实际应用。鉴于此,广东工业大学李成超等提出了一种具有固定化阴离子作用的Kevlar衍生水凝胶(KevlarH)电解液,以减少空间电荷层效应实现稳定的锌金属负极。
本文要点:
(1)SO42-阴离子与聚合物链的酰胺基紧密相连,通过防止阴离子耗尽缓解了界面上Zn2+离子的浓差极化。
(2)Zn2+离子和羰基之间相对较弱的相互作用可以在不牺牲离子扩散速率的情况下重新分配Zn2+的离子通量。
(3)协同的“亲锌”和“亲阴离子”模块能够实现无枝晶的锌沉积并抑制副反应的发生。最终能将锌金属负极的寿命延长至3500小时,同时具有99.87%的超高库仑效率。
(4)KevlarH电解质可以直接用于组装高压双极锌金属电池,并打破水性锌金属电池的2V势垒。
Yang Yang, Haiming Hua, Zeheng Lv, Weiwei Meng, Minghao Zhang, Hang Li, Pengxiang Lin, Jin Yang, Guanhong Chen, Yuanhong Kang, Zhipeng Wen, Jinbao Zhao, and Cheng Chao Li. ACS Energy Letters 2023 8 (4), 1959-1968
DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00385
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c00385