晁栋梁&濮军Sci. China Chem.综述:水分子活性管理稳定金属负极

学术   科学   2024-09-27 11:04   北京  

基于严重阻碍水系锌离子电池发展的枝晶生长和副反应等问题,复旦大学晁栋梁教授和安徽师范大学濮军副教授等以调节水分子活性为研究对象,介绍了通过电解质工程来实现抑制水系锌离子电池中枝晶生长和副反应的策略,从不同的角度总结了提高锌金属阳极性能的各种方法。

水系锌离子电池以其低成本、高安全性、环境友好等优点引起了人们的广泛兴趣,成为二次电池领域的热点。但与锌阳极相关的挑战,例如与水性电解质中自由水分子的高活性相关的枝晶生长和副反应,严重阻碍了水系锌离子电池的发展。近年来,旨在调节水分子活性的策略已被证明可以有效地解决上述问题。然而,从水分子活性管理的角度,缺乏关于电解质工程和稳定锌阳极的功能机制的系统总结。

最近,复旦大学晁栋梁教授和安徽师范大学濮军副教授合作撰写的综述文章全面介绍了通过电解质工程调节水分子活性以实现抑制水系锌离子电池中枝晶生长和副反应的策略。包括水系锌金属阳极相关挑战的起源以及技术和电解质添加剂的发展。重点总结了通过构建疏水界面、调节溶剂化结构、重构氢键等方法抑制水分子的活性,将水分子与金属锌隔离。并通过调节电解质的pH和浓度使水分子重新定位,来减轻枝晶生长和副反应发生的问题。从不同的角度描述了提高锌金属阳极性能的各种策略。这篇报道呈现了水系锌离子电池阳极保护的最新进展并展望了电解质技术的未来创新。


论文第一作者为安徽师范大学的檀蕴,通讯作者为濮军副教授和晁栋梁教授。详见:Tan Y, Pu J, Li H, Chao D. Water molecular activity management towards stable Zn anodes. Sci China Chem, 2024, 67, https://doi.org/10.1007/s11426-024-2098-6. 本文将收录于“2024 Emerging Investigator Issue”。

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【通讯作者简介】

濮军 安徽师范大学副教授、硕士生导师。2019年毕业于南京大学现代工程与应用科学学院,长期从事纳米材料的制备与电化学能源体系的研究。曾获安徽省自然青年科学基金、国家自然青年科学基金、濠江学者博士后等荣誉。目前已在Nat. Commun.Adv. Mater.Adv. Funct. Mater.Energy Envrion. Sci.等国际顶级期刊发表SCI论文72篇,其中,一作/通讯论文37篇,高被引论文5篇。受邀撰写ACS-eBook共1章节。截止2024年7月,他引共计4200余次,H因子为31。申请中国专利9项,已授权5项。

晁栋梁 复旦大学化学与材料学院先进材料实验室青年研究员,上海市/国家海外高层次引进人才,担任复旦大学水系电池研究中心执行主任、Materials Today Energy副主编、National Science Review学科编辑等。主要从事水系电化学基础与应用研究,已出版英文专著1部,发表论文150余篇,1/3以上入选ESI高被引论文,引用25000余次,H指数75。自2020年加入复旦大学后,以通讯作者身份在水系电池领域发表论文20余篇。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等,曾获得EES Lectureship、上海市科技青年35人引领计划、《麻省理工科技评论》科技创新35人、中国电化学青年奖、科睿唯安高被引科学家(2020-2023年)、澳大利亚研究理事会优秀青年、澳大利亚研究新星等奖项。

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