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高性能水系锌金属负极的保护

发布时间:2025-02-21

一、团队简介

功能微纳材料与器件团队是济南大学立项建设的校级科研团队,也是物理科学与技术学院重点建设的科研团队。主要在光电材料的结构、性质及器件方面进行研究,尤其是对微纳光电功能材料和器件等方面开展了系列工作。团队成员包括山东省泰山学者海外特聘专家1人,泰山学者青年专家1人、香江学者1人、山东省高等学校青年创新团队带头人3人、济南市优秀科技工作者2人,职称结构多元合理,包括教授4人、副教授7人、讲师2人,为科研工作全方位推进奠定基础。

二、成果简介

通过引入十四氟壬烷-1,9-二醇(TDFND),构筑了富含-CF2 的交联网络和富含ZnF2 的双重保护层,显著提高了锌负极的稳定性。该策略有效抑制了析氢和腐蚀反应,并实现了均匀的Zn002)晶面沉积,提高了锌负极的可逆性,显著延长了电池的循环寿命。Zn||Zn 电池在 10 mAcm2 的电流密度下,稳定循环超过 430 小时,展现出显著的大电流稳定性。

微量的三氟乙酸吡啶(TFAPD)能重构亥姆霍兹层,通过特异性吸附TFA−阴离子和Py+ 阳离子,在电场作用下形成动态屏蔽层,促进 Zn2+的均匀沉积和去溶剂化过程,从而显著提升了锌负极的可逆性和电池的循环寿命。Zn||I2 全电池则在30000 次循环后容量保持率超过 95%

SABS 分子通过高极性基团优先吸附在锌负极表面,重构内亥姆霍兹层,减少水分子腐蚀并促进 Zn2+脱溶。同时,SABS 分解形成固体电极/电解质界面层,有效调节锌的沉积/剥离行为,显著提高了锌负极的稳定性和循环寿命。Zn||I2 软包电池在 5 mAcm2 下稳定循环820 圈。

引入4-氨基丁烷-1-磷酸作为功能性添加剂,在电解液中形成含氨基、磷酸锌等成分的复合SEI 层,极大提升了Zn2+的脱溶、沉积和传输动力学,抑制了与水相关的副反应,延长了电池的使用寿命。Zn||Zn 电池在50 mAcm2下可稳定循环超过13000次。

三、联系方式

如您对以上成果有进一步合作交流意向,请与我们工作人员联系对接。

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亓经理 0531-86196382