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中南梁叔全/周江NSR：穩(wěn)定高性能鋅離子電池鋅負(fù)極的“一體化”策略

目前許多優(yōu)化策略已被用于穩(wěn)定鋅離子電池 (ZIB) 的鋅負(fù)極，這些常用的策略雖然可以提高負(fù)極性能，但同時往往也會引發(fā)特定的問題。

在此，中南大學(xué)梁叔全教授、周江教授等人同時結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面改性和電解液優(yōu)化，開發(fā)了一種“一體式”（AIO）電極。與常規(guī)液體電解質(zhì)中的三維 (3D) 負(fù)極相比，新型AIO電極可以極大地抑制氣體逸出和活性水分子引起的副反應(yīng)的發(fā)生，同時保留了3D負(fù)極的優(yōu)點(diǎn)。

此外，集成的AIO策略實(shí)現(xiàn)了足夠的電極/電解液界面接觸面積，從而使電極能夠促進(jìn)電子/離子轉(zhuǎn)移，確保氧化還原反應(yīng)快速完整。

圖1. AIO電極制備、表征及電池的組裝

因此，“一體式”電極實(shí)現(xiàn)了出色的擱置-恢復(fù)能力（60小時，4次）和 1200次循環(huán)的長期穩(wěn)定性，無明顯極化。

當(dāng)與ZIB中使用的兩種常見正極材料配對時（α -MnO₂和NH₄V₄O₁₀)，具有AIO電極的全電池表現(xiàn)出高容量和良好的穩(wěn)定性?！耙惑w式”設(shè)計的策略為解決先進(jìn)鋅基電池中鋅負(fù)極的問題提供了啟示。

圖2. 基于AIO電極的對稱電池和全電池的電化學(xué)性能

Integrated ‘a(chǎn)ll-in-one’ strategy to stabilize zinc anodes for high-performance zinc-ion batteries, National Science Reviews 2021. DOI: 10.1093/nsr/nwab177

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