Oral Presentation植物提取物添加剂改性水系锌离子电池锌负极研究
编号:301 访问权限:Participants Only 更新:2024-04-18 08:45:39 浏览:86次

2024-05-12 17:15

15min

[K] 论坛10:能源催化与传感 [K-2] 论坛10下午

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摘要
水系锌离子电池因其低成本、高安全性和环境友好的独特优势而具有广阔的商业化前景。近年来,水系电池凭借其低成本、高安全性和环境友好等优势吸引了广泛关注,尤其是水系锌离子电池,在大规模储能体系中具有出色的应用前景。然而,在充放电使用过程中,由于锌金属负极在传统水系电解液中的热力学不稳定性,引发了严重的枝晶生长和副反应等问题,导致库仑效率低,循环寿命有限,制约了水系锌离子电池的实际应用。为构建和优化高可逆、长循环的水系锌离子电池,国内外研究者们提出了多种锌金属负极表界面改性策略,例如表面涂层、结构设计、隔膜改性和电解液优化,其中电解液优化具有操作简便、改善界面性质和调节Zn2+沉积过程等优点而备受关注。本研究基于课题组前期将植物提取物作为碳钢缓蚀剂的研究成果,将植物提取物作为电解液添加剂用于水系锌离子电池锌负极表界面改性。通过将生活中常见的玉米叶、山竹皮、地瓜叶和百香果皮进行回收、提取,研究了不同植物提取物添加剂对水系锌离子电池循环寿命的影响,研究结果表明百香果皮提取物在1g/L的浓度时,Zn//Zn对称电池在1 mA cm-2/1 mAh cm-2的测试条件下循环寿命达到3000小时,即使是在10 mA cm-2和10 mAh cm-2的大电流密度/容量下,仍能表现出550小时的优异循环寿命;Zn//Cu不对称电池在1 mA cm-2/1 mAh cm-2的测试条件下循环500圈仍能保持99.6%的循环库伦效率。通过对添加剂成分及电池测试前后的物性分析,发现百香果皮提取物添加剂在锌负极表面改性表现出多功能效应,既能调节Zn2+的溶剂化结构和氢键网络,又能通过强吸附和静电屏蔽效应,从而减缓锌负极的析氢和腐蚀副反应;还可以促进Zn2+的三维扩散和平铺生长,抑制锌枝晶的生长,显著提升了锌负极的循环寿命和库伦效率。本研究结论将为水系锌离子电池电解液添加剂的设计和开发提供了新的思路。
关键词
水系锌离子电池;锌负极;电解液添加剂;植物提取物;循环寿命
报告人
曾 浩军
厦门理工学院材料科学与工程学院

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