【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所能源催化轉(zhuǎn)化全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力電池與系統(tǒng)研究部(DNL29)陳忠偉院士、竇浩楨副研究員團(tuán)隊(duì)在水系鋅離子電池(ZIBs)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)提出了動(dòng)態(tài)雙電層概念，原位構(gòu)筑自修復(fù)雜化固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)，得到的水系鋅離子電池在高載和貧電解液實(shí)際工況下具有長(zhǎng)循環(huán)壽命。該研究為水系電池固態(tài)電解質(zhì)界面設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，其“動(dòng)態(tài)雙電層”概念為理解雙電層結(jié)構(gòu)提供新視角。
 

　　水系鋅離子電池具有高安全性和低成本的優(yōu)勢(shì)，在新一代存儲(chǔ)電池技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，其實(shí)際應(yīng)用面臨析氫反應(yīng)、化學(xué)腐蝕和枝晶生長(zhǎng)等挑戰(zhàn)。
 

　　針對(duì)上述挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了雙位點(diǎn)吸附添加劑，添加劑分子可動(dòng)態(tài)調(diào)整自身分子構(gòu)型和分布，導(dǎo)致雙電層中離子、分子重排，構(gòu)筑動(dòng)態(tài)雙電層。此外，原位和非原位表征表明，動(dòng)態(tài)雙電層誘導(dǎo)原位形成自修復(fù)雜化固態(tài)電解質(zhì)界面。動(dòng)態(tài)雙電層和自修復(fù)固態(tài)電解質(zhì)界面的協(xié)同作用有效地抑制界面副反應(yīng)、加速了界面動(dòng)力學(xué)，并調(diào)控了Zn2+沉積。
 

　　研究發(fā)現(xiàn)，Zn//Zn對(duì)稱電池在42.7%放電深度或50mA/cm高電流密度下展現(xiàn)了500h的高可逆性。Zn//NVO全電池在3A/g下具有10000次循環(huán)穩(wěn)定性和100%的容量保持率，即使在貧電解液(7.5μL/mAh)和高負(fù)載(15.26mg/cm2)實(shí)際工況下，電池仍具有超過3000次的穩(wěn)定循環(huán)。此外，團(tuán)隊(duì)還證明了該電池在低溫-30℃仍可穩(wěn)定運(yùn)行。
 

　　相關(guān)研究成果以“Formulating Self-repairing Solid Electrolyte Interface via Dynamic Electric Double Layer for Practical Zinc Ion Batteries”為題，于近日發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie-International Edition)上。該工作的共同第一作者為DNL2900聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生秦思琪和助理研究員張杰。該工作得到中國(guó)科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)“能源電催化的動(dòng)態(tài)解析與智能設(shè)計(jì)”、榆林中科潔凈能源創(chuàng)新研究院聯(lián)合基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 秦思琪)