厦大「国家高层次人才」赵金保，Nature子刊！实现Ah级锌金属软包电池
文摘
2024-11-28 08:19
河南
水系锌电池具有低成本、长寿命、高安全的特点，是下一代大规模储能电池技术最有力的竞争者。然而锌电池面临一系列的问题，严重影响了其产业化进程：1）锌负极存在不可控的副反应如枝晶生长、析氢等，限制了电池的循环寿命；2）锌电池中过高的正负极比和较低的面容量降低了电池的能量密度；3）缺乏对Ah级大容量电池的性能研究及其在储能系统中的应用探索。在此，厦门大学赵金保、杨阳等人开发了一种三维Cu-In合金界面以实现均匀的Zn成核和HER抗催化作用。结果显示，该双功能Cu-In合金界面具有低Zn成核过电势和高HER过电势的优点。此外，循环过程中的动态自重建导致 HER 抗催化和亲锌梯度分层结构，从而实现高度可逆的 Zn 化学，无枝晶 Zn (002) 沉积并抑制 HER。基于此，CuIn@Zn对称电池的循环寿命可延长至一年以上，电压滞后为 6 mV。此外，CuIn@Zn负极与高负载碘正极耦合制备的Ah级（1.1 Ah）叠层软包电池，在 1700 次循环后容量保持率为 67.9%。总之，该工作制备了一种Cu-In合金界面。结果显示，该界面结合了铟的抗HER能力和铜的亲锌性。此外，该工作利用原位扫描探针技术、拉曼光谱和电化学气相色谱证明了界面稳定性的提高。基于此，高容量CuIn@Zn||V2O5全电池和安时级CuIn@Zn||I2软包电池表现出优异的电池性能即证明了Cu-In合金改性层的实用性。因此，该工作为实现高度可逆锌负极的实用性提供了新思路，同时推动了AZMBs的商业化进程。Synergetic bifunctional Cu-In alloy interface enables Ah-level Zn metal pouch cells, Nature Communications 2024 DOI: 10.1038/s41467-024-53831-z🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
