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武培怡/焦玉聰Small：實(shí)現(xiàn)水系鋅電池?zé)o枝晶和副反應(yīng)的電解液添加劑

水系鋅離子電池由于安全性高、成本低，在下一代可穿戴電池方面具有巨大的潛力。然而，不可控的枝晶生長和可忽略的零下溫度性能阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

在此，東華大學(xué)武培怡教授、焦玉聰研究員等人將二甲基亞砜（DMSO）作為添加劑加入ZnSO₄電解液中形成2 M ZnSO₄/H₂O-DMSO 混合電解液，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1) 對(duì)Zn²⁺具有更高的結(jié)合能，調(diào)節(jié)Zn離子溶劑化結(jié)構(gòu)以避免副反應(yīng)和枝晶；

2) 為Zn (002) 面提供更高的吸附能，這將引導(dǎo)Zn沉積形成Zn (002) 織構(gòu)，而不會(huì)形成枝晶。

3) 由于DMSO和H₂O之間的氫鍵，在零度以下時(shí)電解液的凝固點(diǎn)降低，游離H₂O分子減少，進(jìn)一步減輕副反應(yīng)。

圖1. Zn²⁺溶劑化結(jié)構(gòu)以及不同電解液中的成核和沉積行為

因此，對(duì)稱Zn/Zn電池可以在20°C下保持超過2100小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)，在-20°C 下循環(huán)1200小時(shí)以上，而不會(huì)形成枝晶和副產(chǎn)物。

此外，Zn/MnO₂電池在20°C 下可穩(wěn)定運(yùn)行3000次以上，在-20°C 下可穩(wěn)定運(yùn)行300次以上。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)各種溫度下的高性能和無枝晶的水系鋅離子電池提供了一種簡便可行的策略。

圖2. Zn/MnO₂全電池的電化學(xué)性能

Immunizing Aqueous Zn Batteries against Dendrite Formation and Side Reactions at Various Temperatures via Electrolyte Additives, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103195

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/17/3c4526242a/

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