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天大顶刊《AEM》综述:锌离子电池的锌金属阳极稳定策略

2021-02-25  材料科学网
锌离子电池 (ZIB) 由于其安全性高、资源可用性和环境友好性,被认为是下一代储能系统的有前途的候选产品。然而,Zn 金属阳极的不稳定阻碍了 ZIB 在实际应用中可靠性。从光谱上,树突形成和锌表面的氢演化反应(HER)明显地损害了ZIBs的库洛姆奇的抗光性和循环稳定性。近年来,通过电极结构设计、接口修改和电解质/分离器优化,不断地努力克服这些障碍。


为此,来自天津大学的Zhehan Yi等人在《Advanced energy materials》上发表题为“锌离子电池中的锌金属阳极稳定策略”的文章。为了对上述这些策略有深入的了解和全面理解,同时根据它们的内在机制来分析和分类它们。考虑到这一点,本文提供了一个稳定策略的概述。首先,介绍了锌金属阳极的基本原理,并介绍了相关反应机制。此外,对树突和 HER 抑制策略进行了分类、讨论和分析。最后,从研究、产业化、商业化等方面对ZIB中Zn阳极的配置提出了建议。
 
论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202003065

图1。a) 阳极典型金属的重力容量、体积容量和价格的比较。b) 典型电荷载体的阳离子半径和水合半径比较。c) 2013-2019年与ZIB相关的文章出版物和引文数量。 

图2.本综述中的锌阳极稳定策略的示意图 

图3.a)围绕 Zn 曲率的电域累积的示意图 

图4.a)与基材垂直或平行生长的沉积锌晶体 

图5. a)使用 CTAB、SDS、PEG和硫化添加剂时锌沉积的不同晶体方向,以及 b) 相应的循环稳定性示意图

图6.原子力显微镜图像
 
在本综述中,总结了树突生长和氢演进的起源和机理;突出了当前锌阳极的问题和解决方案;介绍了锌金属阳极面临的主要问题的基本机制;并阐述了抑制树突和 HER 问题;提高锌阳极电化学性能的最新策略。通过本文,我们希望全面、及时地总结目前对Zn阳极稳定的战略,这不仅对于目前全谱研究进展至关重要,而且对于为这一有前途的领域的未来研究提供指导也至关重要。(文:SSC)

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