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    Zinc-ion Batteries

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    1. 锌-碘电池的挑战与机遇:从电极材料设计到储能机理
    刘榕麒, 商文硕, 张进涛
    电化学(中英文)    2025, 31 (9): 2515005-.   DOI: 10.61558/2993-074X.3567
    摘要13)   HTML154)    PDF(pc) (47956KB)(1085)    收藏

    锌-碘(Zn-I2)电池因其高能量密度和环境友好性而备受关注,成为一种可持续的储能解决方案。本综述系统总结了Zn-I2电池在三个关键领域的最新研究进展:正极材料工程、锌负极稳定性调控和电解液设计。在正极方面,通过将碘锚定于导电基体上,可有效抑制多碘阴离子的穿梭效应,并加速I-/I2的氧化还原反应动力学。借助先进的原位表征技术,实现了对多碘中间体(I3-/I5-)的实时监测,深入揭示了电解质与电极间的相互作用,并为功能性添加剂的设计提供了理论依据,有效抑制了穿梭效应。在锌负极方面,近年来的创新手段如界面保护层的构建、三维导电骨架的引入及针对性的电解液添加剂的开发,在抑制锌枝晶生长和副反应方面取得了显著成效,从而提升了循环稳定性和库仑效率。然而,要在实际应用条件下实现长期可逆性和结构完整性仍面临诸多挑战。未来的研究应聚焦于协同电解液体系的构建和集成化电极结构的设计,以在化学稳定性、离子传输能力与机械强度之间实现协同优化,推动下一代Zn-I2电池技术的应用。特别是,开发具有协同增效作用的多功能电解质添加剂,以及构建兼顾力学强度与离子传输动力学的复合电极结构,将在提升Zn-I2电池性能和深化储能机理理解方面发挥关键作用。

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    2. 水性锌离子电池的无枝晶策略:结构、电解质和隔膜
    吴刚, 杨武海, 杨洋, 杨慧军
    电化学(中英文)    2024, 30 (12): 2415003-.   DOI: 10.61558/2993-074X.3487
    摘要26)   HTML129)    PDF(pc) (4115KB)(732)    收藏

    能源需求的持续增长和环境污染的加剧构成了亟待解决的主要挑战。开发和利用风能和太阳能等可再生、可持续的清洁能源至关重要。然而,这些间歇性能源的不稳定性使得对储能系统的需求日益迫切。水系锌离子电池(AZIBs)因其独特优势,如高能量密度、成本效益、环保性和安全性,受到广泛关注。然而,AZIBs面临着重大挑战,主要是锌枝晶的形成严重影响了电池的稳定性和寿命,导致电池失效。因此,减少锌枝晶的形成对于提高 AZIBs 的性能至关重要。本综述系统而全面地梳理了当前抑制锌枝晶形成的策略和进展。通过综合分析锌阳极、电解质、隔膜设计和改性以及其他新机制的最新发展,为研究人员提供一个透彻的理解,以指导未来的研究,推动水性锌离子电池技术的发展。

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    3. 基于山梨醇添加剂电解质的可逆锌电化学
    孙琼, 杜海会, 孙田将, 李典涛, 程敏, 梁静, 李海霞, 陶占良
    电化学(中英文)    2024, 30 (7): 2314002-.   DOI: 10.61558/2993-074X.3447
    摘要57)   HTML102)    PDF(pc) (1946KB)(711)    收藏

    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 mol·L-1 ZnSO4电解质具有更高性能。Zn/PNDA全电池可在1 A·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。

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