课题组博士研究生李鑫鹏在 Chemical Engineering Journal上发表题为“Modulation of water reactivity by ethyl acetate/water co-solvent for zinc-metal batteries”的论文,指导教师为王明珊老师。
水性锌离子电池(AZIB)因其高比容量(820 mAh g-1,5851 mAh cm-3)、低氧化还原电位(与标准氢电极相比为-0.76 V)、低成本和锌阳极固有的安全性等优点,再为未来大规模储能系统方面有着巨大潜力。然而,由于锌表面粗糙,尖端效应和电场分布不均匀,导致锌沉积不均匀,产生“死锌”和无序的锌枝晶生长阻碍了耐用的水性锌金属电池的实现。鉴于此,西南石油大学李星&王明珊教授利用盐入效应,实现疏水有机溶剂乙酸乙酯(EA)在水系电解液中应用。EA分子和OTf-共同形成EA-H2O-OTf-共主导的溶剂化鞘结构,削弱了Zn2+与水分子的配位,同时促进了Zn2+在重建的共溶剂氢键环境中的迁移。此外,具有较高电离势垒的去溶剂化水分子显著抑制H2O的反应性。此外,引入的EA分子易于优先吸附在Holmhertz双电层中,形成疏水界面,通过空间结构调节Zn2+通量的均匀分布。因此,它实现了无枝晶锌沉积,在1 mA cm-2下具有超过1300 h的长镀/剥离稳定性。特别是,还实现了锌和活性碳锌离子电容器的低温(在-40℃下600次循环)和超长耐用(20000次循环,100%容量保持)电化学性能,以及Zn-NaV3O8·1.5H2O(NVO)电池的长循环稳定性(1000次循环后在1 A g-1下的平均库仑效率为99.91%)。这些结果为水系锌离子电池的电解液的发展提供了思路。
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