大连化学物理研究所利用双反应策略原位构建新型固态电解质界面
- 2024/7/22 14:24:41 14283
- 来源：中国科学院大连化学物理研究所
【仪表网 研发快讯】近日，中国科学院大连化学物理研究所能源催化转化全国重点实验室动力电池与系统研究部(DNL29)陈忠伟院士、窦浩桢副研究员团队在水系锌离子电池(ZIBs)领域取得新进展。团队开发了一种超薄分层固态电解质界面(SEI)，有效解决了锌负极在高电流密度和高深度放电(DOD)条件下的严重副反应和树枝状晶体生长问题，为高性能水系锌离子电池的实际应用提供了新思路。
水系锌离子电池因其在电网储能中的重要潜力而备受关注，但锌负极长期面临副反应和锌枝晶生长的问题，主要原因是缺乏适当的固态电解质界面层(SEI)。为解决这一问题，团队提出了一种利用双反应策略原位构建超薄分层SEI的方法，通过合理设计一种适用于低浓度水系电解质的功能性添加剂(CMIM)，利用自发的静电配位反应和电化学分解的协同作用，成功原位构建了具有明显有机富集上层和无机富集内层的超薄分层SEI。这种SEI在小电流密度下作为“生长粘结剂”，在高电流密度下作为“方向调节器”，显著抑制了副反应和锌枝晶的生长。
研究表明，Zn//Zn对称电池在100mA/cm2下稳定循环超过400小时，在50mA/cm2下可循环1300小时，具有67.5Ah/cm2的累积镀锌容量。此外，锌负极在85.4% DOD下表现出600小时的高可逆性。团队验证了该SEI在高负载条件下的Zn//PANI全电池和软包电池中的性能，证明了其优越性和实际应用潜力。
相关研究成果以“In-Situ Solid Electrolyte Interface via Dual Reaction Strategy for Highly Reversible Zinc Anode”为题，于近日发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie-International Edition)上。该工作的第一作者是我所DNL29博士后徐霈雯。该工作得到中国科学院B类先导专项“能源电催化的动态解析与智能设计”、榆林中科洁净能源创新研究院联合基金等项目的资助。
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