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上海交通大学化学化工学院王久林团队研究发现阻燃溶剂大幅度提升锌电池循环寿命和安全性

时间:2019-01-15 16:58工业清洗剂技术信息网 点击:

金属锌由于高比容量、高丰度、低电位和低毒性,被广泛地认为是一种理想的电池负极材料。然而在传统的水系电解液中,低的库伦效率和锌枝晶生长严重阻碍了可充锌电池的进一步发展。由于水的高度活泼性和界面不稳定性,界面形成的氧化锌不能抑制枝晶的生长并导致库伦效率和电池容量的衰减。近期报道的三维锌电极和高盐浓度电解液能够一定程度上提高金属锌的可逆性,却没有完全解决水系电解液的根本问题。有机溶剂体系虽然可以提升界面的稳定性,消除副反应,但未解决枝晶问题,并且常规有机溶剂易燃,给锌离子电池带来安全隐患。

近期,由上海交通大学王久林研究员团队首次提出一种磷酸三乙酯(TEP)为溶剂的电解液能够有效的改善金属锌的沉积溶出行为。具体表现为金属锌的沉积为高度规整的多孔形貌,原位形成的多孔结构能够有效地降低真实电流密度和加快锌离子的运输,使得锌对称电池寿命超过3000小时。此外,金属锌的沉积溶出在稳定1000圈之后仍保持效率为99.68%,相比于水系电解液展现出极高的可逆性。与六氰合铁酸钾铜(KCuHCf)正极匹配,锌金属电池表现出长的循环寿命。同时,TEP作为常规的阻燃剂,安全性高。本工作对于制备长寿命和本征安全的锌离子电池具有重大的意义。

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相关工作已经发表于Angewandte Chemie International Edition,题为Highly Reversible and Safe Zn Rechargeable Batteries Based on Triethyl Phosphate Electrolyte,论文第一作者为博士生Ahmad Naveed,论文通讯作者为王久林研究员。该工作获得了国家自然基金委重点项目资助(U1705255, 21333007)。

论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.201813223