灵活自支撑的界面层实现自下而上的锌沉积

 

 

水性可充电锌离子电池因其高安全性、高能量密度、低成本和环境友好的明显优势，被认为是锂离子电池的一个有竞争力的替代品。然而，包括锌枝晶和不良副反应在内的深层次问题严重阻碍了其实际应用。 本工作提出了一种由多囊碳纤维（MCFs）组成的独立的锌-电解质界面层来调节锌阳极的电镀/剥离行为。多功能MCFs保护层可以均匀电场和Zn2+流量，同时降低沉积过电位，导致高质量和快速的Zn沉积动力学。此外，Zn-MCFs界面上自下而上的均匀沉积赋予了长期和高容量的电镀。



图a. 裸锌和b. Zn@MCFs的电场分布的多物理场模拟模型。c. 裸锌（下部）和Zn@MCFs（上部）的锌电镀/剥离行为说明。d-g裸锌和h-k Zn@MCFs的1、2、5和10 mAh cm-2容量的原位锌沉积观察。在0、10、30和60分钟后，对l号裸锌和m号Zn@MCFs的5 mA cm-2的锌沉积进行原位观察。

Zn@MCFs对称电池可以在5 mAh cm-2的情况下持续工作1500小时。在Zn@MCFs||MnO2电池中，MCFs界面层的可行性也被证实。值得注意的是，Zn@MCFs||α-MnO2电池在1 A g-1时可提供236.1 mAh g-1的高比容量，并具有良好的稳定性，在软包电池中放电深度为33%时保持154.3 Wh kg-1的令人振奋的能量密度。





审核编辑：刘清