2024年9月9日，四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院何亮團(tuán)隊(duì)與澳大利亞新南威爾士大學(xué)趙川教授團(tuán)隊(duì)合作，在《Advanced Energy Materials》（中科院材料科學(xué)1區(qū)Top，影響因子24.4）上發(fā)表了題為“Cation Adsorption Engineering Enables Dual Stabilizations for Fast-Charging Zn-I2 Batteries”的研究論文。博士研究生廖小巧為論文第一作者，何亮和新南威爾士大學(xué)趙川教授為論文共同通訊作者。四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院為論文第一單位。
論文發(fā)表在《Advanced Energy Materials》期刊 具有較強(qiáng)吸附性、可穩(wěn)定的碘陰極和鋅陽極的示意圖
水系鋅碘電池(Zn-I2)由于其固有的安全性、較高的理論容量、可持續(xù)性和成本效益，是一種很有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而，多碘化物的穿梭效應(yīng)嚴(yán)重影響了活性碘的穩(wěn)定性，甚至加速了鋅負(fù)極的腐蝕，阻礙了鋅負(fù)極的進(jìn)一步發(fā)展。一般來說，低含水量的電解質(zhì)如鹽包水電解質(zhì)、凝膠電解質(zhì)、離子液體等已被證明能有效抑制多碘化物的穿梭，穩(wěn)定Zn負(fù)極。然而，與普通的水系電解質(zhì)相比，這些電解質(zhì)的成本明顯增加，而且它們相對(duì)較高的粘度阻礙了離子的擴(kuò)散，導(dǎo)致全電池的倍率性能較低。同時(shí)，鋅枝晶生長也是鋅電池中的一個(gè)關(guān)鍵問題，因此探索對(duì)多碘化物具有優(yōu)異吸附效果并同時(shí)對(duì)鋅負(fù)極產(chǎn)生積極影響的特殊離子仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
四川大學(xué)使用廣州善準(zhǔn)VP-R3真空等離子處理儀處理碳布電極 善準(zhǔn)科技真空等離子處理儀VP-R3介紹
該研究工作提出了一種獨(dú)特的具有強(qiáng)吸附作用的三甲基锍陽離子(TMS+)來穩(wěn)定碘正極和鋅負(fù)極。利用TMS+與多碘化物之的強(qiáng)相互作用，該電解質(zhì)可以有效地將大容量的碘以油相沉淀的形式固定，從而避免了多碘化物的穿梭效應(yīng)和鋅的腐蝕。此外，TMS+可以優(yōu)先吸附在Zn的各個(gè)晶面，產(chǎn)生靜電屏蔽效應(yīng)，抑制Zn枝晶的生長。因此，鋅負(fù)極可以在5 mA cm?2/5 mAh cm?2下穩(wěn)定循環(huán)3400 h以上，Zn-I2電池可以實(shí)現(xiàn)2.71 mAh cm?2的大面積容量和超過6400次循環(huán)的長壽命穩(wěn)定性。此外，陽離子吸附工程在軟包電池中得到了實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了790次循環(huán)的快速充電穩(wěn)定性。這種具有雙重穩(wěn)定作用的電解質(zhì)改性有望作為一種經(jīng)濟(jì)、簡便和安全的策略應(yīng)用于其它金屬碘電池。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202402306
善準(zhǔn)真空等離子處理儀VP-R系列鏈接：http://www.jswvnrd.cn/page48.html
值班號(hào):158 0000 2727