Chem. Eur. J. :实用型锌金属电池的高利用率锌负极设计策略

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在设计实用型水系锌金属电池(AZMBs)时,高效利用锌负极成为关键因素,旨在解决低廉成本和高比能量的双重需求。虽然AZMBs作为下一代能源存储设备展现出巨大潜力,但目前研究主要集中于实验室级别的纽扣电池,这些电池往往依赖于使用过量锌作为负极,同时面临枝晶生长和副反应的挑战。在实际应用场景中,对负极容量/正极容量(N/P)比、电解质重量/容量(E/C)比及锌的有效利用等参数有着更为严格的要求。考虑到这些因素,当前报道的AZMBs很难满足商业化过程中对能量密度和电化学性能的要求。


为了提升AZMBs的能量密度,降低N/P比成为了一个重要的研究方向。现有的研究主要致力于通过增加正极的载量和比容量或优化锌负极的利用效率来实现低N/P比。尽管如此,目前尚缺乏对如何有效提高锌负极利用率以及如何在提升能量密度与保持良好循环寿命之间取得平衡的系统性综述。


安徽大学材料科学与工程学院的詹孝文教授和朱凌云教授等近日发表综述文章,对此进行了深入探讨。文章首先梳理了提升锌负极利用率所遇到的挑战,随后系统性地分析了三种主要的策略(如图1所示),即采用超薄锌箔、锌粉复合负极和优化电沉积衬底技术,详细讨论了这些方法在提高电化学性能(包括N/P比、倍率性能和循环寿命等)方面的效果及其作用机理。此外,文章还强调了提升锌负极利用率对于实现高安全性和高能量密度AZMBs的重要性,并对未来高性能水系锌金属电池在实际应用中的研究方向进行了展望,为电池技术的进步提供了宝贵的见解。



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图1  实现高利用率锌负极的改性策略

文信息

Design Strategies toward High-Utilization Zinc Anodes for Practical Zinc-Metal Batteries

Jin Xiao, Chenbo Yuan, Le Xiang, Xiutao Li, Prof. Lingyun Zhu, Prof. Xiaowen Zhan


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202304149



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