梁育恺,庄毅,常爱,马伊蕊,李宇轩,朱波源,汤家豪,张文耀,朱俊武
LIANG Yukai, ZHUANG Yi, CHANG Ai, MA Yirui, LI Yuxuan, ZHU Boyuan, TANG Jiahao, ZHANG Wenyao, ZHU Junwu
摘要: 水系锌离子电池采用环境友好、本质安全的水基电解液,契合大规模可持续能源存储的需求,近年来受到广泛关注,然而,其商业化应用仍然面临多重关键挑战。其中,金属锌负极在充放电过程中易发生枝晶生长、析氢反应及腐蚀等一系列副反应,严重制约了电池的循环寿命和库伦效率。针对上述问题,国内外研究者围绕锌负极的性能优化提出了多种改性策略,主要集中在结构设计、界面修饰,和电解液调控三个方面。本文系统综述了近年来锌负极的最新研究进展,在结构设计方面,重点总结了三维结构电极、合金电极和外延生长锌负极在提升比表面积和成核位点的作用机制;在界面修饰方面,探讨了碳基材料、金属有机骨架和有机聚合物等功能材料对锌沉积/剥离行为的调控机制;以及在电解液改性方面,分析了锌盐结构优化、电解液添加剂开发与新型电解液设计对改善锌离子溶剂化结构及其输运行为的关键作用。进一步地,本文结合了静电屏蔽,吸附作用,去溶剂化效应,原位界面膜,晶面调控等作用机制,系统总结了水系锌离子电池金属锌负极性能优化的主要策略,并对未来研究方向提出展望。
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