【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院趙金保教授/楊陽副教授團(tuán)隊(duì)在鋅金屬電池負(fù)極界面設(shè)計(jì)的研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Synergetic Bifunctional Cu-In Alloy Interface Enables Ah-Level Zn Metal Pouch Cells”為題發(fā)表在Nature communications期刊(DOI: 10.1038/s41467-024-53831-z)。
 

　　可充電水系鋅金屬電池(AZMBs)已經(jīng)成為下一代大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的備選方案之一。然而，鋅負(fù)極側(cè)嚴(yán)重的枝晶生長、析氫副反應(yīng)(HER)以及惰性副產(chǎn)物積累嚴(yán)重阻礙了其實(shí)用化進(jìn)程。此外，對(duì)于實(shí)用化的軟包電池構(gòu)型(>1 Ah)，鋅負(fù)極側(cè)在扣式電池中可忽略的微小缺陷會(huì)因?yàn)楦蟮拿娣e以及更小的外部壓力被放大，導(dǎo)致電池快速失效。基于此，趙金保教授/楊陽副教授團(tuán)隊(duì)通過一種簡易的化學(xué)共置換手段，在鋅負(fù)極表面構(gòu)筑了一層三維的Cu-In合金界面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鋅成核和析氫的協(xié)同調(diào)控。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種雙功能的Cu-In合金界面分別繼承了來自銅和銦的低鋅成核過電位和高析氫過電位的優(yōu)點(diǎn)。在Cu-In合金的協(xié)同改性下，對(duì)稱電池運(yùn)行壽命達(dá)到一年以上，電壓滯后僅為6 mV。最重要的是，得益于可靠的協(xié)同調(diào)節(jié)效果以及易擴(kuò)展的制備方式，CuIn@Zn負(fù)極成功地與高負(fù)載碘正極匹配，從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定循環(huán)(>1700圈)的安時(shí)級(jí)(1.1 Ah)疊片軟包電池，為開發(fā)實(shí)用化的鋅金屬電池提供了新的思路。
 

　　該工作在趙金保教授和楊陽副教授指導(dǎo)下完成，2022級(jí)博士研究生張明浩為論文第一作者。研究生孫晨曦、陳冠紅、亢元紅、呂澤恒、楊錦、李思洋、林鵬翔、唐溶，以及廣東工業(yè)大學(xué)李成超教授和溫志鵬博士參與并協(xié)助工作完成。此外，喬羽教授和博士生唐泳麟，以及昆明理工大學(xué)李雪教授和博士生楊文豪對(duì)本工作部分測試提供了支持。該論文得到國家自然科學(xué)基金(22379125、22109030、22021001)，中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(20720220073)、云南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(202103AA080019)、福建省對(duì)外合作項(xiàng)目(2022I0002)等，以及嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和固體表面物理化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。