尽管水系锌(Zn)离子电池作为一种具有成本竞争力且更安全的电源具有巨大的应用潜力,但其实际应用一直受到含水电解质的Zn负极化学/电化学不稳定性的严重困扰。
近日,韩国延世大学Sang-Young Lee报道了离子液体(IL)薄凝胶作为一种电极定制的电解质策略可用于水系ZIBs。
文章要点
1)研究人员将这种IL凝胶(包括疏水IL溶剂(BMPTFSI)、Zn盐(Zn(TFSI)2)和硫醇-烯(TMPMP-TMPTA)聚合物顺应性骨架)设计为锌电极的防水离子导电保护层。通过在锌电极上旋涂(不使用任何加工溶剂),然后进行紫外光固化,成功地制备了厚度约为500 nm的IL凝胶。IL薄凝胶阻止了AE进入Zn电极,同时使得Zn2+在其厚度方向上传导,以实现Zn电极的Zn/Zn2+氧化还原反应。
2)实验结果显示,这种IL薄凝胶有效地抑制了水引发的与锌电极的界面寄生反应(产生氢气和腐蚀副产物),从而在苛刻的操作条件(如90% DODZn)下实现了可靠的镀锌/剥离循环性能,远远超过了以前报道的保护层的性能。研究人员将ILG-Zn负极与含AE的MnO2正极偶联,制成水系锌离子全电池。电池表现出良好的充放电循环性能(600次循环后容量保持率约为95.7%,C.E.达到了100%)。
这种IL薄凝胶作为一种简单、多功能的保护层材料具有广泛的应用前景,可以解决由于在水系金属离子电池中使用单相电解质而导致的电极-电解质界面不稳定的长期问题。
参考文献
Donggue Lee, et al, Water-Repellent Ionic Liquid Skinny Gels Customized for Aqueous Zn-Ion Battery Anodes, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202103850
https://doi.org/10.1002/adfm.202103850