鋅基儲能系統(tǒng)由于其固有的安全性、低成本以及鋅金屬負(fù)極(高理論容量、低氧化還原電位和豐富儲量)的優(yōu)點(diǎn)，已被認(rèn)為是電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)的合適候選者。然而，鋅金屬表面寄生副反應(yīng)及枝晶生長嚴(yán)重限制了其循環(huán)壽命和穩(wěn)定性。當(dāng)進(jìn)一步應(yīng)用于高鋅利用率、低N/P比和間歇條件等實(shí)際場景時，副反應(yīng)影響更加顯著，嚴(yán)重阻礙了鋅基儲能系統(tǒng)的商業(yè)化進(jìn)程。構(gòu)筑穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面是一種有效抑制副反應(yīng)的策略。然而，目前開發(fā)策略過程相對繁瑣，存在添加劑易分解導(dǎo)致副反應(yīng)抑制不足的風(fēng)險。因此，探索簡單有效的方法實(shí)現(xiàn)高利用率的鋅金屬負(fù)極具有重要意義。
東華大學(xué)焦玉聰研究員前期圍繞聚合物電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高鋅基儲能系統(tǒng)性能領(lǐng)域開展了一系列工作：基于Hofmeister效應(yīng)在電解質(zhì)內(nèi)構(gòu)筑三元?dú)滏I，有效調(diào)節(jié)凝膠電解質(zhì)在低溫下的機(jī)械性能和電化學(xué)性能（Adv. Mater. 2022, 34, 2110140）；設(shè)計聚合物酸凝膠電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)正極容量和循環(huán)穩(wěn)定性的同步提高（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202215060）；設(shè)計磷酰膽堿兩性離子保護(hù)層防止水與鋅金屬的直接接觸抑制副反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202307271）；以及四價Zr4+離子交聯(lián)凝膠電解質(zhì)通過靜電屏蔽效應(yīng)實(shí)現(xiàn)無枝晶鋅金屬負(fù)極（Energy. Environ. Sci. 2023, 16, 4561-4571）等工作。
圖1 BE，PMC和PMCNA調(diào)控電解液結(jié)構(gòu)及鋅沉積行為示意圖
圖2 EDL結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)表征
圖3 鋅沉積行為及副反應(yīng)抑制表征
圖4 Zn/Zn2+可逆性表征
圖5 Zn//PANI和Zn//AC性能表征
以上研究成果近期以“Guiding Zn Uniform Deposition with Polymer Additives for Long-lasting and Highly Utilized Zn Metal Anodes”為題，發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202314456)上。東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院博士研究生馮豆豆為文章第一作者，焦玉聰研究員和武培怡教授為論文共同通訊作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202314456
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