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背景介绍
水系锌离子电池具备高安全性、资源价格成本低、绿色环保等优势,是新型可充电池的前沿代表。为解决锌负极由表界面副反应(枝晶生长,析氢反应,固体电解质界面(SEI))带来的不可逆溶解—沉积,目前常采用电解质调控、表面涂层、SEI构建、先进锌结构制备等策略来提高锌负极的稳定性。其中,电解质添加剂可以重塑锌离子配位,调节水活性,改变其输运行为;调控锌界面化学,影响SEI的形成和锌织构沉积,能有效提高锌负极稳定性。
成果简介 本文聚焦电解质添加剂对锌界面化学的影响机制,系统总结了电解质添加剂对电解质物化性质、电解质—锌界面的影响,重点讨论了添加剂对锌配位、电化学窗口、离子传导性能的影响规律;对双电层(EDL)结构的影响机制,及与之关联的原位SEI形成机制和对Zn(002)热力学稳定织构的沉积机制。基于对文献的分析总结,提出:(1)添加剂的最佳浓度对电解质溶剂化结构及EDL调控的普适性关系仍不明确;(2)SEI的形成机制主要包括了沉淀、还原/分解、氧化还原聚合,是否可以通过添加剂属性来调控SEI结构及有序度仍需进一步探讨;(3)尽管添加剂对Zn(002)择优取向有较好的增强作用,但相比于其它方法仍有较大提升空间;(4)对添加剂影响正极材料的讨论相对较少。我们进一步对电解质调控的发展方向提出了展望:(1)新型锌离子电池电解质的合成;(2)电解质的实时动态研究对于理解电解液—锌界面演化的重要意义;(3)密度函数理论(DFT)和分子动力学(MD)等理论方法对于建立电解质-锌界面反应模型的基础意义。 作者简介 袁度:2012年7月毕业于新加坡国立大学材料科学与工程系,获博士学位。随后在新加坡国立大学、南洋理工大学进行博士后研究,2020年11月入职长沙理工大学材料科学与工程学院。主要从事材料表界面和水系可充锌离子电池的研究,包括锌织构调控,SEI构建,新型电解质研发。 文章信息 Li Y, Yao H, Liu X, et al. Roles of electrolyte additive in Zn chemistry. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5637-7. 识别二维码或点击左下角“阅读原文”可访问全文
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