水系鋅離子電池鋅負(fù)極保護(hù)策略

編號(hào)：CYYJ02604

篇名：水系鋅離子電池鋅負(fù)極保護(hù)策略

作者：韓東 馬陶 孫田將 張維佳 陶占良

關(guān)鍵詞： 水系鋅離子電池 儲(chǔ)能 鋅負(fù)極 電鍍/剝離 枝晶 保護(hù)策略

機(jī)構(gòu)： 南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院新能源材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要： 水系鋅離子電池采用金屬鋅作為負(fù)極材料,具有綠色環(huán)保、安全等優(yōu)勢(shì),有望用于大規(guī)模儲(chǔ)能。鋅金屬的儲(chǔ)量比鋰更加豐富,也更容易開采與提純。同時(shí),鋅具有較低的氧化還原電位(-0.76V vs SHE)和較高的理論比容量(820 mAh·g-1)和體積容量密度(5854 mAh·cm-3)。由于充放電過程中存在鋅枝晶和不可逆副產(chǎn)物(如H2、ZnO、Zn4(OH)6SO4)等問題,造成鋅負(fù)極的庫侖效率較低,嚴(yán)重縮短了電池的循環(huán)壽命,限制了其實(shí)際應(yīng)用。本文針對(duì)鋅負(fù)極在實(shí)際應(yīng)用中遇到的困難與瓶頸,從微觀層面分析了鋅負(fù)極沉積/溶解的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)機(jī)理,并從鋅電極表面改性、鋅片內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電解液改性和新型隔膜等方面,介紹了鋅負(fù)極保護(hù)的各種策略,并通過具體實(shí)例,分析了其制備方法和改性機(jī)理以及最終對(duì)電池性能的改善效果,為實(shí)用高效的鋅負(fù)極保護(hù)方法提供了思路。最后,文章討論了鋅負(fù)極在商業(yè)化過程中面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),并對(duì)未來的研究前景和熱點(diǎn)進(jìn)行了展望。