• 电化学优秀获奖人专辑 •
孙琼, 杜海会, 孙田将, 李典涛,程敏,梁静*, 李海霞*, 陶占良
Qiong Sun, Haihui Du, Tianjiang Sun, Diantao Li, Min Cheng, Jing Liang*, Haixia Li* and Zhanliang Tao
摘要: 在水系锌离子电池中,锌枝晶、析氢,以及不稳定的锌界面使其表现出低的库仑效率和较差的循环性能。本文选用富含羟基的山梨醇作为电解质添加剂,用于重塑锌的溶剂化结构和调整锌阳极界面化学,有效抑制了水的分解以及锌枝晶的产生。一方面山梨醇与水分子强相互作用可以形成氢键网络,改变Zn2+离子与水分子之间的溶剂化壳层,减少结合水的比例,降低游离水活性;另一方面山梨醇和Zn阳极界面之间的吸附调节了Zn阳极表面结构,减少其与水分子的接触,获得热力学稳定、高度可逆的Zn电化学沉积/溶解。结果表明,含有山梨醇添加剂的Zn/Zn对称电池在1 mA·cm-2和1 mAh·cm-2的条件下实现了长达2000小时的循环寿命,在5 mA·cm-2和5 mAh·cm-2条件下也能超过250小时的循环寿命。添加山梨醇的Zn/Cu不对称电池获得了99.6%的库仑效率,比纯2 M ZnSO4电解质具有更高性能。Zn/PNDA全电池可在1A·g-1电流密度下稳定放电超过2300次,并且保持了较好的电池容量。本论文通过向传统电解质中添加安全无毒的山梨醇,提升了对锌阳极界面的保护作用以及循环性能,改善了锌的可逆沉积/溶解电化学性能,为高性能水系锌离子电池的探索提供了新思路。