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上海理工/山大AEM：原位構(gòu)建多功能表面涂層實(shí)現(xiàn)先進(jìn)水系鋅-碘電池

水系鋅-碘電池(Zn–I₂)在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中顯示出巨大的前景。然而，它們的實(shí)際應(yīng)用面臨重大挑戰(zhàn)，包括枝晶形成、由多碘離子引起的腐蝕以及鋅負(fù)極側(cè)的其他副反應(yīng)。

在此，上海理工大學(xué)竇世學(xué)、柏中朝，山東大學(xué)楊劍等人介紹了一種簡(jiǎn)單有效的鋅負(fù)極預(yù)處理方法，該方法通過(guò)鋅和氟化亞錫的置換反應(yīng)產(chǎn)生一種致密耐用的多功能表面層(MSL)。MSL包括在鋅金屬上的錫(Sn)和ZnF₂相，其中Sn具有良好的鋅親和力和高的析氫超電勢(shì)，而ZnF₂提供了徑向離子遷移的途徑。兩者都具有與多碘離子的低結(jié)合能，防止了界面層的失效。

因此，Zn–I₂電池的性能得到了極大的提高，并在2 A g^?1的電流密度下穩(wěn)定循環(huán)20 000次，容量保持率為80%。即使I₂負(fù)載增加到8 mg cm^?2，仍可以穩(wěn)定循環(huán)5000次，容量保持率為94%。

圖1. DFT計(jì)算

總之，該工作深入探討了將多功能表面涂層用于Zn||I₂ 電池的可行性最終選擇了 Sn-ZnF₂ 作為涂層材料。實(shí)驗(yàn)證明，Sn-ZnF₂ 混合涂層具有優(yōu)異的抗多碘離子腐蝕性能，并有效減緩 HER 和枝晶的形成。在這種混合涂層的保護(hù)下，Zn||Zn 對(duì)稱電池在 2 mA cm^-2 和 1 mAh cm^-2的條件下穩(wěn)定循環(huán) 2800 次，甚至可以承受苛刻的測(cè)試條件（20 mA cm^-2，DOD ≈85.56%）。

因此，Zn@Sn-ZnF₂||I₂全電池表現(xiàn)出了令人印象深刻的穩(wěn)定性，在電流密度為2.0 A g^-1的情況下，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)20 000次循環(huán)，容量保持率高達(dá)80%。

圖2. 電池性能

In situ Construction of Multifunctional Surface Coatings on Zinc Metal for Advanced Aqueous Zinc–Iodine Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303221

原創(chuàng)文章，作者：wdl，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/01/22/c283d1874f/

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