水系锌电池(AZBs)具有高安全性和低成本的特点,被认为是最有希望实现大规模储能的候选电池技术。然而,由于严重的锌枝晶生长和副反应,锌负极的性能迅速恶化。
近日,天津大学翁哲教授报道了使用低成本的双功能醋酸铵(NH4Oac)添加剂构建了一个自调节的Zn/电解质界面,它既是竞争阳离子供体,又是pH缓冲剂,以保持界面的相对稳定,从而极大地抑制了Zn枝晶的形成和副反应。
文章要点
1)结果表明,NH4+作为竞争阳离子优先吸附在锌金属负极上,在Zn/电解液界面产生静电屏蔽效应,防止Zn的团聚沉积。更重要的是,OAc−通过形成乙酸/乙酸盐对(HoAc/OAc−),在动态调节电解液的H+/OH−浓度方面发挥了重要作用,从而使界面pH保持在适当的5.14,显著地抑制了副反应,减少了不溶性副产物在Zn金属负极上的沉淀。
2)结果表明,在NH4+和OAc−阴离子的协同作用下,Zn负极在1 mA cm-2下可循环3500h以上,在10 mA cm-2下可循环5000次以上,在硫酸锌溶液中镀锌/剥离CE可达99.7%。此外,改进后的电解液还可以用缺氧的水合NH4V4O10(Od-NVO)正极实现原型电池的稳定循环,为实用AZBs的开发提供了一种很有前途的电解质解决方案。
参考文献
Daliang Han, et al, A Self-Regulated Interface toward Highly Reversible Aqueous Zinc Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202102982
https://doi.org/10.1002/aenm.202102982