Nat. Commun: 具有离子分离加速通道的自组装聚电解质用于高稳定性锌离子电池

文章总结

水系锌离子电池因其资源丰富、安全性高且环保，为锂离子电池提供了一种可持续的替代方案。然而，诸如析氢问题，以及电解质中 H⁺、Zn²⁺和 SO₄²⁻不受控制的扩散等挑战，会导致枝晶的形成、副反应的发生，以及锌成核过程中库仑效率的降低。在此，为了同时调节电解质中阳离子和阴离子的扩散，通过引入絮凝剂聚（烯丙基胺盐酸盐）及其互变异构体聚（丙烯酸）的逐层自组装，构建了一个离子分离加速通道。由羧酸根阴离子和铵阳离子之间强烈的静电相互作用所形成的双离子通道，能够阻挡 SO₄²⁻，并促进锌沿着 Zn (002) 晶面均匀沉积。在铜 || 锌电池中循环 1600 次后，库仑效率达到了 99.8%。通过简便地制备逐层自组装的锌阳极，一个具有高质量负载（> 8 mg cm⁻²）的安时（Ah）级软包电池（17.36 Ah）展示了其在大规模应用中的实际可行性，在 1.7C（35.3 分钟）的倍率下循环 250 次后仍能保持 93.6% 的容量。这项工作实现了更均匀的锌沉积，并提高了较大尺寸软包电池的循环稳定性，为锌离子电池的商业化铺平了道路。

图文简介

通过逐层法制备的离子分离型锌阳极的示意图

聚烯丙基胺盐酸盐 / 聚丙烯酸（PAH/PAA）多层结构对 Zn²⁺扩散和电镀的影响

用于锌离子电镀的表面纹理特征分析

带有聚烯丙基胺盐酸盐 / 聚丙烯酸（PAH/PAA）多层涂层的对称电池和非对称电池的电化学性能

锌 @聚烯丙基胺盐酸盐 / 聚丙烯酸（Zn@PAH/PAA）全电池的电化学性能

论文信息

通讯作者：Guanjie He ， Haobo Dong