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中科院取得新发现具有高偶极矩的有机添加剂可改变水性锌离子电池界面

盖世汽车刘丽婷 2025-02-28 12:56:07

盖世汽车讯有机水性电解质的出现代表了过去十年电池技术的进步。这些添加剂已被证明在调节溶剂化结构和建立界面层方面非常有效。

水性锌离子电池（AZIB）的功效可以通过增强安全性、电化学可逆性和离子迁移率来优化。性能和操作稳定性之间必须保持微妙的平衡，因为某些有机添加剂可能会引发不良的副反应或复杂的相行为，从而抵消其有利作用。

图片来源：期刊《Journal of Colloid and Interface Science》

据外媒报道，在期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上发表的一项研究论文中，中国科学院福建物质结构研究所Zhang Yining教授领导的团队报道称，通过引入高偶极矩电解质添加剂三乙基2-膦酰基丙酸酯（Tp）可提高AZIB性能，并发现Tp有效地取代了电解质中的自由水，从而抑制了氢气的析出和锌的腐蚀，同时促进了可逆的锌沉积并减缓了枝晶的生长。

研究人员制备了不同体积比的Tp电解质溶液，以确定最佳浓度比。Tp通过强离子偶极相互作用有效地取代了电解质中的自由水，从而改变了溶剂化结构，对抗了自由水引起的副反应和锌枝晶的无序生长。

Tp与锌箔间较高的结合能保证Tp牢固附着在锌负极表面，抑制枝晶生长，Tp的加入显著改变了电解液中的氢键网络结构。

此外，研究人员在实际电化学试验中对比了不同体积比的Tp电解液与初始电解液的性能差异，Tp电解液最佳浓度的Zn//Na2V6O16在3 A g-1电流密度下经过4000次循环后容量保持率为92%。

相比之下，采用初始电解质的Zn//Na2V6O16在600次循环后仅表现出70%的容量保持率，并且库仑效率显著下降。这些发现表明，与初始电解质相比，加入Tp的电解质具有更优异的循环稳定性和多重性能。

此外，研究人员还估计了Tp电解质的实际应用潜力，使用Tp电解质制备了Zn//Na2V6O16柔性包电池，并成功点亮了LED灯。这项研究强调了高偶极矩在有助于AZIB实际应用的添加策略中的重要性。