AEM: 通过稳固双层界面工程开启准固态无负极锌金属电池新篇

文章总结

无负极水系锌（Zn）金属电池（AFZMBs）拥有一种理想的电池架构配置，因为在充放电过程中不存在多余的锌源，这使得提高电池的能量密度成为可能。然而，由于负极侧集流体 / 电解质界面化学性质不稳定而导致的容量快速衰减，会造成锌枝晶生长，这阻碍了它们的实际应用，尤其是在准固态无负极水系锌金属电池中。在此，我们提出了一种在凝胶电解质和铜集流体之间构建坚固双层界面的设计策略，以实现高能量且稳定的准固态无负极水系锌金属电池。利用上层的传质层来调控锌离子的快速传输，同时利用下层的亲锌电子传输层来引导初始的均匀锌成核并平衡表面电场，从而实现了均匀的无枝晶锌沉积以及出色的可逆性。因此，这种坚固的双层界面设计策略显著提高了准固态 Zn//I₂电池的循环稳定性。此外，所制备的采用预嵌入 VO₂正极的准固态无负极水系锌金属电池展现出了诱人的能量密度和功率密度（基于活性材料，分别为 186.1 瓦时 / 千克 / 470 瓦 / 千克以及 145.3 瓦时 / 千克 / 1.74 千瓦 / 千克）。而且，将这种双层界面设计成功应用于柔性无负极水系锌金属电池，为可穿戴电子设备的发展提供了一条很有前景的途径。

图文简介

设计策略的阐释以及有限元模拟

铜集流体上双层界面的制备与表征

经双层界面改性的铜集流体的电化学性能

准固态无负极水系锌金属电池（AFZMBs）的电化学性能

论文信息

通讯作者：Jae Su Yu