近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李先鋒、張華民團(tuán)隊(duì)，提出了一種利用磁控濺射技術(shù)在3D多孔碳?xì)蛛姌O上濺射金屬錫層的策略，在水系鋅基電池中實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋅沉積形貌的誘導(dǎo)，有效降低了鋅的電化學(xué)沉積過(guò)電位，緩解了鋅枝晶的生長(zhǎng)，使鋅基電池的庫(kù)倫效率與循環(huán)壽命顯著提升。研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

鋅負(fù)極具有本征電極電勢(shì)較低、動(dòng)力學(xué)快、循環(huán)性好、儲(chǔ)量豐富等特點(diǎn)，但是鋅的不均勻沉積會(huì)導(dǎo)致枝晶生長(zhǎng)并刺破隔膜，引起電解液互穿，使得電池庫(kù)倫效率下降，造成電池短路，導(dǎo)致電池性能的快速衰減;此外，鋅的異形生長(zhǎng)導(dǎo)致鋅脫落，不僅使電池的庫(kù)倫效率降低，還會(huì)造成電解液循環(huán)流道堵塞影響流場(chǎng)分布的均勻性，從而縮短電池的循環(huán)壽命。

研究人員選用低成本的金屬錫作為電化學(xué)沉積鋅的形貌誘導(dǎo)材料，利用磁控濺射技術(shù)使錫在沒(méi)有黏結(jié)劑的條件下，牢固沉積在具有3D結(jié)構(gòu)的碳?xì)重?fù)極上，有效降低了鋅的沉積過(guò)電位，緩解了鋅枝晶的生長(zhǎng)。與基材相比，鍍錫電極無(wú)論在鋅—鋅對(duì)稱液流電池還是鋅—溴單液流電池中，其循環(huán)穩(wěn)定性和庫(kù)倫效率都顯著提升。研究人員還利用超深度顯微鏡對(duì)鋅沉積過(guò)程進(jìn)行了原位表征，結(jié)合理論計(jì)算對(duì)鋅沉積誘導(dǎo)的原因進(jìn)行了驗(yàn)證。

此項(xiàng)工作為鋅負(fù)極和其他金屬負(fù)極的研究提供了新思路。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1002/adma.201906803

原標(biāo)題:中科院大連化物所 新策略提升鋅基電池效率和壽命