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南大張曄/復(fù)旦彭慧勝AFM：鋅金屬電池循環(huán)1000小時(shí)后鋅的利用率高達(dá)90%

金屬鋅(Zn)具有體積容量大、氧化還原電位低、儲(chǔ)量豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是“后鋰”儲(chǔ)能的理想負(fù)極。

然而，目前的鋅電池對(duì)鋅的要求很高，鋅利用率低，器件能量/功率密度遠(yuǎn)低于理論值。鋅金屬的有限可逆性歸因于鋅與水溶液的自發(fā)寄生反應(yīng)，即水腐蝕、被動(dòng)副產(chǎn)物形成和枝晶生長(zhǎng)。

近日，南京大學(xué)張曄（通訊作者）和復(fù)旦大學(xué)彭慧勝（通訊作者）等人設(shè)計(jì)了一種新型離子選擇性聚合物膠，涂覆在鋅負(fù)極上，通過(guò)阻擋水的擴(kuò)散將鋅負(fù)極與電解液隔離，同時(shí)允許Zn²⁺離子快速遷移，有利于均勻電沉積。

可逆鋅利用示意圖

因此，在高電流密度下，鋅的利用率在1000 h內(nèi)達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的90%，與之形成鮮明對(duì)比的是，在目前報(bào)道的鋅利用率較低(50-85%)的情況下，鋅的循環(huán)性能要差得多(通常不到200 h)。

聚合物膠保護(hù)的對(duì)稱電池中鋅負(fù)極的電化學(xué)性能

當(dāng)與釩基正極匹配時(shí)，所得到的鋅離子電池顯示出228 Wh kg^?1的超高器件級(jí)能量密度，可與商用鋰離子電池相媲美。

由NH₄V₄O₁₀和Zn制成的全鋅離子電池的電化學(xué)性能

Engineering Polymer Glue towards 90% Zinc Utilization for 1000 Hours to Make High-Performance Zn-Ion Batteries (Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202107652)

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