海藻酸钠-羧甲基纤维素钠凝胶涂层对锌负极稳定性的影响
唐晓宁, 刘珺楠, 杨兴富, 雷杰, 罗秋洋, 夏澍, 薛安
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240191
通过一种绿色、自交联策略,基于海藻酸钠(SA)和羧甲基纤维素钠(CMC)中羧基对Zn2+的离子缔合作用,利用旋涂法在锌电极表面原位构建了具有孔结构的柔性SA+CMC凝胶涂层(Zn@SA+CMC)。涂层中富含羟基,羟基的强吸附效应能够使涂层与锌电极紧密结合,减少界面处的副反应。柔性涂层不仅能适应锌电镀过程中的体积变化,还表现出较好的亲锌性,更低的成核过电压,更高的离子电导率,有利于Zn2+均匀沉积,有效抑制了锌枝晶的生成。因此,Zn@SA+CMC对称电池能稳定运行890 h(3 mA·cm-2);Zn@SA+CMC||MnO2全电池表现出优越的倍率和循环性能。
关键词: 水系锌离子电池, 海藻酸钠, 羧甲基纤维素钠, 凝胶涂层, 亲锌性
含氧空位的氟掺杂二氧化锰助力稳定锌离子电池
唐晓宁, 夏澍, 雷杰, 杨兴富, 罗秋洋, 刘珺楠, 薛安
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240149
将无机盐NH4F加入到MnO2的前驱体溶液中,通过高效、简单的一步水热法制备了具有氧缺陷的F掺杂α-MnO2纳米棒(记为F-MnO2)。氧空位和F掺杂对提高F-MnO2的导电性、促进离子扩散、提高倍率性能起着至关重要的作用。另外,由于F掺杂,形成了F—Mn键,这可以有效地抑制放电产物中Mn3+的Jahn-Teller畸变,从而提高结构的稳定性。得益于这些协同效应,组装的Zn||F-MnO2全电池在0.5 A·g-1下,首圈放电比容量高达274 mAh·g-1,且具有较长的循环寿命和优异的倍率性能。同时,通过循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)曲线证明了F-MnO2的储能机制为H+和Zn2+的共嵌入/脱出过程。
关键词: 水系锌离子电池, 二氧化锰, F掺杂, 氧缺陷, 正极材料
多羟基肌醇添加剂诱导高稳定锌负极的形成
雷杰, 杨兴富, 唐晓宁, 曾旭, 文杰, 薛安
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20260084
基于肌醇中多羟基的亲锌性,将肌醇用作水系锌离子电池(AZIBs)的电解质添加剂,设计了一种由ZnSO4(ZSO)和肌醇组成的复合电解质(ZSO+肌醇),以提高锌负极的稳定性。肌醇所含的极性羟基官能团赋予了电解质优异的亲锌性,使其能够参与Zn2+溶剂化结构重构,优化Zn2+配位环境,并有效降低电极/电解质界面自由水活度,抑制副反应发生。肌醇可优先吸附在锌负极表面,改善电解质与电极的润湿性,增强电极/电解质界面的稳定性。肌醇为Zn2+的迁移提供了丰富的活性位点,显著改善了其扩散动力学性能,并有效提高了Zn2+迁移数。因此,基于ZSO+肌醇电解质组装的Zn||Zn对称电池在1 mA·cm-2下可实现长达2 000 h的稳定循环;Zn||Cu半电池在循环1 000圈后仍能保持99.7%的平均库仑效率。此外,Zn||ZVO(Zn3V3O8)全电池表现出优异的电化学性能,循环1 000圈后仍保持72.7 mAh·g-1的放电容量。
关键词: 肌醇, 羟基, 电解质添加剂, 水系锌离子电池, 锌负极

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