01
导读
水系锌离子电池具备良好的安全性、低毒性、易操作性以及相对低廉的制造成本,在大规模电化学储能应用中前景广阔。水系锌离子电池的另一个关键优势是其金属锌负极的相对稳定性,可直接用于水系电解质中。然而,由于与水溶剂的反应,锌负极在水系电解质中经过长时间的循环和老化会发生降解,不可逆地转化为腐蚀产物,并发生相关的析氢反应。但目前采用0.25mm厚的典型商业锌负极使得研究人员难以区分老化反应对负极容量损失的贡献。较高的负极对正极(N/P)负载比也使得锌负极的容量损失在电化学数据中几乎不明显,量化老化反应对负极容量损失的贡献更加困难。
02
成果简介
近期,Joule上发表了一篇题为“Decoupling, quantifying, and restoring aging-induced Zn-anode losses in rechargeable aqueous zinc batteries”的文章。该工作确定了老化过程对锌金属负极容量损失的贡献,描述和量化了导致这种老化的机制。揭示了气体积聚导致电极失效的关键作用,而这种失效可以通过去除电池内气体进行恢复。
03
关键创新
水系锌离子电池老化过程中锌金属负极由于腐蚀反应而产生的气体会物理挤开电解质,并“屏蔽”放电时锌负极剥离,这种气泡诱导的“屏蔽锌”造成的容量损失可通过从电池中去除积聚的气体来恢复。
04
核心内容解读




05
成果启示
本文解耦和量化了水系锌离子电池在弱酸性水电解质中老化过程对负极容量降解的贡献。虽然一些损失是由于锌金属不可逆地消耗为腐蚀副产物而发生的,但造成效率损失(超过80%)的更大原因是析出气体的物理屏蔽效应,气体阻止了沉积锌的可逆溶解。了解析出的气体在电池老化过程中的关键作用,以及它如何积累并有效地钝化电池负极的大块区域,将对可充电水系锌离子电池的发展具有重要意义。
审核编辑:刘清
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