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?楊會穎/周江ACS Energy Letters：低成本添加劑實(shí)現(xiàn)高可逆鋅金屬電池

由枝晶和寄生副反應(yīng)造成的不穩(wěn)定鋅界面極大地阻礙了水系鋅金屬電池（AZMBs）的應(yīng)用。

圖1 Zn-EDL的結(jié)構(gòu)和界面行為的示意圖

新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)楊會穎、中南大學(xué)周江等提出了一種高效的吸附添加劑策略來重塑電雙層并調(diào)節(jié)鋅界面化學(xué)性質(zhì)。具體而言，由于2-羥基-4′-(2-羥基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)具有較強(qiáng)的吸附能力、分子間氫鍵和暴露的強(qiáng)電負(fù)羰基，因此被選用。所構(gòu)建的自適應(yīng)吸附層有助于形成局部的H₂O、SO₄^2-貧化環(huán)境和沿(002)平面的鋅沉積水平排列，從而賦予鋅電化學(xué)熱力學(xué)穩(wěn)定性和高度可逆性。

圖2 半電池性能

因此，在2 M ZnSO₄電解液中，僅需0.1 g L^-1 Irgacure 2959就實(shí)現(xiàn)了3800小時(shí)的可逆沉積/剝離和99.8%的高庫侖效率，此外，即使在65% DOD條件下，也能實(shí)現(xiàn)330 h的可逆沉積/剝離。

更令人感興趣的是，在實(shí)際應(yīng)用中，這種經(jīng)濟(jì)型添加劑（0.016美元L^-1）可使Zn/VS₂電池在2.5的低正負(fù)容量比（正極質(zhì)量負(fù)載：10.8 mg cm^-2）下穩(wěn)定放電500次。該工作驗(yàn)證了Zn的界面化學(xué)性質(zhì)與內(nèi)亥姆霍茲平面(IHP)中的吸附物種相關(guān)，并為經(jīng)濟(jì)型長壽命AZMB和類似存儲介質(zhì)的吸附型添加劑設(shè)計(jì)提供了基本見解。

圖3 全電池性能

Interfacial Molecule Engineering for Reversible Zn Electrochemistry. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00859

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