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西南石大黄韵教授团队, Journal of Power Sources观点:多功能添加剂提高水电池锌阳极的循环性能

西南石大黄韵教授团队, Journal of Power Sources观点:多功能添加剂提高水电池锌阳极的循环性能 科学材料站
2024-01-22
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导读:西南石大黄韵教授团队, Journal of Power Sources观点:多功能添加剂提高水电池锌阳极的循环性能


文 章 信 息

多功能添加剂提高水电池锌阳极的循环性能

第一作者:曾文萍

通讯作者:黄韵*

单位:西南石油大学


研 究 背 景

有机电解质添加剂是优化锌离子电池内部环境的一种常用和有效的方法。有机电解质添加剂往往主要是通过官能团与Zn2+的相互作用来改变溶剂化结构,抑制水分子的分解。此外,由于有机分子的导电性较弱,因此可以发挥静电屏蔽的作用,使金属表面的电荷分布均匀,从而调节锌的沉积行为。然而,有机电解质添加剂通常会增加电镀/剥离过程中的电压滞后,从而增加电池运行的负担。这可能是吸附在锌表面的有机分子不利于Zn2+的扩散,从而牺牲了锌电极的反应动力学。综上所述,有机电解质添加剂的选择应进行权衡,不仅要多功能调节离子迁移,而且要尽量减少电压滞后的影响。


文 章 简 介

近日,来自西南石油大学的黄韵教授课题组在国际知名期刊Journal of Power Sources上发表题为“Multi-functional additive to enhance cycling performance of Zn anode in aqueous battery”的研究论文。在这项工作中利用乳糖酸钠分子作为添加剂应用于水系锌离子电池领域,探究了添加剂对锌负极的保护效果,改善了电池的循环稳定性和可逆性。

图1 锌沉积过程示意图以及不同电解液添加剂参与Zn2+溶剂化表征。

图2 不同电解液添加剂组装Zn//Zn对称电池和Zn//Cu电池性能。

图3 循环后锌负极沉积形貌。

图4 Zn// Na2V6O16⋅1.5H2O(NVO)全电池性能。


本 文 要 点

要点一: 环境友好型、低成本的乳糖酸钠(SL)作为多功能电解液添加剂改善锌离子电池的性能。


要点二: SL添加剂可以改变水和Zn2+的溶剂化结构,抑制腐蚀和析氢反应,调节AZIBs中的离子沉积。


要点三: 在SL的作用下,Zn//Zn对称电池实现了一个超长的稳定循环且Zn//NVO电池性能有显著提升。


文 章 链 接

Multi-functional additive to enhance cycling performance of Zn anode in aqueous battery。

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234075


通 讯 作 者 简 介

黄韵:博士,教授,四川省海外高层次留学人才、四川省第十批学术和技术带头人后备人选、国家留学基金委公派华盛顿州立大学访问学者。作为项目负责人或指导教师先后主持或指导国家自然科学基金、教育部博士学科点专项基金、国家重点实验室开放基金、国家级大学生创新创业训练项目和四川省教育厅青年基金等近20项纵向基金。在高水平期刊上发表论文130多篇,其中110多篇被SCI 收录;申请发明专利20多项。获得四川省教学成果三等奖1次,获得校级教学成果二等奖1次。获得省部级科技奖励2次。近年来先后多次获得校级本科生优秀毕业论文指导教师荣誉称号。为Nature communications、Energy Storage Materials、Journal of Power Sources、Journal of Membrane Science、Chemical Engineering Journal等国际期刊审稿人。


第 一 作 者 简 介

曾文萍:西南石油大学新能源与材料学院2021级硕士研究生,师从黄韵教授。研究方向为水系锌离子电池负极保护。已在Journal of Power Sources、Energy Storage Mater.、Chem. Eng. J.、Electrochim. Acta.等期刊发表论文4篇。


研 究 团 队 介 绍

西南石油大学储能团队现有教师6人,教授2人,副教授2人,讲师2人,依托四川省碳基材料工程技术中心和四川省能源碳中和新材料重点实验室两个平台、储能材料与器件和储能科学与工程两个专业,建立起高水平储能电池专业实验室约600平米(设备价值近500万元),在读研究生近70人。课题组立项项目多,经费充足。欢迎具有材料、化学和电化学背景的相关学生联系深造。课题组与华盛顿州立大学、华盛顿大学和美国西北太平洋国家实验室相关课题组有合作,优秀学生可以推荐到海外合作课题组深造。


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