近来,我国科学院大连化学物理研讨所研讨员杨维慎、朱凯月团队在水系锌离子电池金属负极研讨中获得新进展。团队使用阴离子表面活性剂增强了电极界面临锌离子的吸附,完成了高Zn(002)取向的无枝晶锌负极。相关效果
水系锌离子电池具有安全性高、成本低、离子电导率高、稳定性高级长处,在大规模储能方面有着宽广的使用远景。可是,金属锌负极在循环的进程中存在枝晶、腐蚀、析氢等问题,其间枝晶问题指的是在电池电极上构成的不规则、针状,好像“刺猬刺”相同的电极结构,它会导致电池短路失效,一起随同必定的安全危险危险,约束了水系锌离子电池的开展。
工作中,团队提出增强电极界面处静电吸附的战略,使用廉价的阴离子表面活性剂在电极界面处的自发摆放特性,构建了一层带负电的分子吸附层,并经过十二烷基苯磺酸根离子层与带正电荷的锌离子之间的静电吸附,增强锌离子堆积进程中的二维分散,完成细密堆积。研讨之后发现,因为细密堆积的特性,以及阴离子表面活性剂在剥离进程中的效果,使得电极在循环的进程中,Zn(002)晶面取向慢慢地加强,平整度逐步添加,存在电极自优化的进程。此外,团队依据界面处静电吸附的强弱,使用电极活性面积改变率作为桥梁,提出了锌离子堆积进程中的瞬时形核模型,以及接连形核模型,用于解说现在存在的两种典型对称电池曲线,理论结果与实践曲线共同,验证了两种模型的有效性。最终,依据增强静电吸附的战略及提出的接连形核模型,团队进一步挑选出了两种阴离子表面活性剂,证明了增强界面静电吸附以及模型的普适性。
团队还提出了以电极/电解液界面处静电吸附强度作为电解液添加剂的开始挑选规范。
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