正极-负极的相互作用是一个重要但很少被考虑的因素,它引发了锌离子电池(AZIBs)的降解。
近日,广东工业大学李成超教授,刘晓庆教授设计了一种含ASO添加剂的功能性2.5+0.2 AZIBs电解质,以同时解决锌腐蚀、枝晶生长和正极变形问题。
文章要点
1)具体地说,在2.5 M Zn(OTf)2水溶液中引入0.2 M ASO后,即使在低pH环境中,也可以实现无枝晶、高度可逆的镀锌/剥离,CE为99.9%。这是因为Al3+优先于H2O在锌上的吸附,并且在负极表面原位形成了致密的、防水的、锌离子导电的ZSOH-ZAOSH SEI膜。
2)这两个因素的协同作用抑制了析氢副反应,从而减缓了OH-在负极表面的持续积累。此外,水解产生的酸性环境也有助于保持NVO阴极的结构完整性。具体地说,在强酸性环境下,NVO的电化学溶解被减缓,并阻止了其向ZVO的相变。此外,在广泛的放电/充电过程中,NVO中间层中的Al3+残留物可以作为坚固的层间支柱来稳定NVO正极。
3)得益于2.5+0.2电解液的这些特性,Zn|2.5+0.2|NVO电池在0.2/0.5/2/10 A g−1下,100/200/2000/4000次循环后的高容量保持率为97.6%/100%/99.3%/98.7%。此外,软包装电池的循环和循环-休止试验结果表明,2.5+0.2电解液具有很大的实际应用潜力。
因此,本文从正负极性能关系的角度出发,为稳定水基电池提供了新的见解和有效的电解液设计策略。
参考文献
Dao-Sheng Liu, et al, Manipulating OH⁻-Mediated Anode-Cathode Cross-Communication Toward Long-Life Aqueous Zinc-Vanadium Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202215385
DOI: 10.1002/anie.202215385
https://doi.org/10.1002/anie.202215385