《Small》酯基与锌盐结合的醋酸纤维素涂层用于无枝晶锌金属阳极

科技 08-28 来源：高分子能源

锌(Zn)金属因其高理论容量、安全性和低成本而被认为是一种潜在的阳极。然而，水系电解质中的枝晶和相应的副反应阻碍了它们在环保储能领域的进一步发展。在此，在锌阳极（CAZ@Zn）上构建了具有 Zn(CF3SO3)2的离子亲和醋酸纤维素（CA）涂层。由于极性酯基（C=O）和锌盐（Zn2+）之间的络合作用，CAZ聚合物涂层增强了锌负极的亲水性并降低了界面电阻，使Zn2+在含水电解质中扩散和均匀化锌沉积，以抑制锌枝晶的形成和生长。因此，对称的CAZ@Zn//CAZ@Zn电池在1 mA cm-2和1 mAh cm-2下实现了2800小时的可逆电镀/剥离，比裸Zn高约7倍。使用优化的 Zn 阳极和 NH4V4O10阴极制造的全电池实现了基本稳定的性能，优于裸 Zn。这项工作提供了一种直接、有效且可扩展的方法来抑制水系锌离子电池的锌枝晶和相应的副反应。

图文简介

Zn和CAZ@Zn上枝晶形成过程的示意图。a）枝晶生长、钝化层形成、H2析出、腐蚀和钝化层在水性电解质中裸锌表面的电化学沉积过程中出现。b) 具有高离子电导率的CAZ可以将Zn阳极和水分离，抑制钝化和腐蚀，保证Zn2+的快速扩散和均匀的电化学沉积，没有枝晶生长和H2析出。

a-c) 分别为 Zn、CA@Zn 和 CAZ@Zn 的 SEM 图像。d) CAZ 的 Zn、C 和 F 的元素映射。e-g）各种锌阳极和电解质之间的接触角。h) 裸锌、CA@Zn 和 CAZ@Zn 的初始阻抗谱。i,j) 10 个循环后裸锌的 SEM 图像。k) 在1 mA cm -2下10个循环后CAZ@Zn的SEM图像。l) CAZ@Zn剥离CAZ涂层的SEM图像。

a-d) 分别在 1 mA cm -2下循环 100 次后 Zn 的光学照片和 SEM 图像。e,f) 在 1 mA cm -2下循环 100 次后 CAZ@Zn 的光学图像和 SEM 图像。g,h) CAZ@Zn 剥离 CAZ 涂层的 SEM 图像。i) 对称Zn//Zn 和CAZ@Zn//CAZ@Zn 电池分别在1 mA cm -2和1 mAh cm -2下的电压-时间曲线。j) CAZ@Zn//CAZ@Zn的倍率性能。