紀(jì)秀磊等AEM:ppm級添加劑高效改善鋅金屬負(fù)極的壽命
如何設(shè)計水系電解液以確保鋅金屬負(fù)極的完全可逆性仍然是一項挑戰(zhàn)。濃縮的鹽包水電解液(如30 m ZnCl2)是解決鋅金屬負(fù)極難題的有希望的候選方案。然而,純的30 m ZnCl2電解質(zhì)無法提供光滑的表面形態(tài)和實用的庫侖效率。
俄勒岡州立大學(xué)紀(jì)秀磊、加利福尼亞大學(xué)P. Alex Greaney等研究了香蘭素作為30 m ZnCl2電解液添加劑的影響。研究發(fā)現(xiàn),30 m ZnCl2的酸性可分解香蘭素,在鋅金屬負(fù)極(ZMA)表面形成獨(dú)特的SEI,從而幫助ZMA實現(xiàn)更可逆的循環(huán)。 通過表征,我們闡明了與香蘭素形成SEI的新機(jī)制,即質(zhì)子和氯依次攻擊香蘭素并使其在ZMA表面沉淀,這有別于傳統(tǒng)觀點(diǎn),即SEI是通過與負(fù)極表面的正極反應(yīng)生成的。
結(jié)果,在電流密度為0.2 mA cm-2的條件下,在30 m ZnCl2中加入ppm級的香蘭素后,電池的CE值從95.38%提高到了99.34%。此外,在N/P比為2:1的情況下,ZMA可支持VOPO4||Zn全電池循環(huán)818次,并且在1.6 mA cm-2的電流密度下,CE值達(dá)到99.92%。 通過本文的研究結(jié)果,作者展示了一種無毒有機(jī)添加劑(即香蘭素)如何改變作為ZMA電解液的30 m ZnCl2的性能。這些結(jié)果展示了SEI形成作為一種解決方案的重要性,它能使ZMA完全可逆,有助于未來可行的水系鋅金屬電池的開發(fā)。
Vanillin: An Effective Additive to Improve the Longevity of Zn Metal Anode in a 30 m ZnCl2 Electrolyte. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301712