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陳人杰/謝嫚AM:氮摻雜石墨烯超薄表面涂層實現穩定鋅負極

陳人杰/謝嫚AM:氮摻雜石墨烯超薄表面涂層實現穩定鋅負極
由于高體積容量和低氧化還原電位,鋅(Zn)金屬被認為是水系鋅離子電池(AZIB)一種非常有前景的負極。然而,嚴重的枝晶生長破壞了電極/電解質界面的穩定性,并加速了副反應的產生,最終降低了電化學性能。
北京理工大學陳人杰、謝嫚等人通過Langmuir-Blodgett方法一步合成氮(N)摻雜的氧化石墨烯(NGO)人工界面膜,以在鋅箔上實現平行且超薄的界面改性層(≈120 nm)。
陳人杰/謝嫚AM:氮摻雜石墨烯超薄表面涂層實現穩定鋅負極
由于平行的石墨烯層和N摻雜基團的有益親鋅特性,實現了(002)平面中Zn晶體的定向沉積。同時,原位微分電化學質譜和原位拉曼測試證實,界面處金Zn的定向沉積形貌有效抑制了析氫反應和鈍化。
因此,將這種新負極與LiMn2O4正極配對的軟包電池在合理的放電深度(36%)下保持了出色的能量密度(178次循環后為164 Wh kg-1)。這項工作提供了一種簡便易行的合成方法和深入的機理分析,以加速高比能AZIBs的應用。
陳人杰/謝嫚AM:氮摻雜石墨烯超薄表面涂層實現穩定鋅負極
圖1 制備及表征
陳人杰/謝嫚AM:氮摻雜石墨烯超薄表面涂層實現穩定鋅負極
圖2 LMO||NGO@Zn軟包電池性能
Ultrathin Surface Coating of Nitrogen-Doped Graphene Enables Stable Zinc Anodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202101649

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