功能性有機鋅螯合物，無枝晶的鋅負極水係鋅金屬電池由於(yu) 嚴(yan) 重的水腐蝕和枝晶生長，導致電池快速循環降解。為(wei) 解決(jue) 這些問題，中南大學Yuejiao Chen，Libao Chen在鋅（Zn）金屬表麵設計了一種具有良好親(qin) ...
功能性有機鋅螯合物，無枝晶的鋅負極
水係鋅金屬電池由於(yu) 嚴(yan) 重的水腐蝕和枝晶生長，導致電池快速循環降解。
為(wei) 解決(jue) 這些問題，中南大學Yuejiao Chen，Libao Chen在鋅（Zn）金屬表麵設計了一種具有良好親(qin) 鋅性能和特殊納米級三維（3D）顆粒結構的高抗水性Znx-二乙烯三胺五(亞(ya) 甲基膦酸)界麵層。
1）實驗結果結合理論分析和COMSOL模擬結果表明，這種鋅基有機配合物中的疏水基團是防止H2O對Zn負極表麵進行破壞的決(jue) 定性因素。同時，亞(ya) 甲基膦酸基與(yu) 鋅的相互作用形成大量的鋅離子吸引位，為(wei) 鋅離子的快速吸附和遷移提供了離子通道。而表麵發達的納米顆粒結構導致鋅離子通量重新分布，表麵Zn沉積均勻致密。
2）在協同作用下，這種修飾的Zn負極具有長達1300 h的循環壽命，在5 mA cm−2處有較低的極化電壓。此外，研究人員還展示了基於(yu) 該負極組裝的全電池池（包括Zn//V2O5和Zn//MnO2電池）。
該工作通過結構設計和在表麵構建保護層兩(liang) 個(ge) 概念的結合，提供了一條簡單、低成本、高效的途徑來製備高性能的鋅負極，從(cong) 而為(wei) 蓬勃發展的水係鋅金屬電池提供了一條途徑。
有機電極材料緩慢的反應動力學和結構不穩定性，限製了水係鋅有機電池性能的進一步提升。鑒於(yu) 此，長春應化所的張新波課題組，合成了一種帶有惰性羥基的Z折疊羥基聚合物聚四氟氫醌（PTFHQ），該聚合物可以通過原位活化過程部分氧化為(wei) 活性羰基，然後進行Zn2+的儲(chu) 存/釋放。在活化的PTFHQ中，羥基和S原子擴大了電化學活性羰基附近的電負性區域，增強了其電化學活性。同時，殘留的羥基可以充當親(qin) 水基團，增強電解液的潤濕性，同時保證電解液中聚合物鏈的穩定性。此外，PTFHQ的Z折疊結構在與(yu) Zn2+的可逆結合和快速離子擴散中發揮著重要作用。所有這些優(you) 點使得活化的PTFHQ在0.1 A g-1下表現出215 mAh g-1的高比容量，超過3400次穩定循環，且容量保持率為(wei) 92%，即使在20 A g-1下，都展現出196 mAh g-1的出色倍率能力。
