【儀表網 研發快訊】近日，廈門大學化學化工學院趙金保教授/楊陽副教授團隊在鋅金屬電池負極界面設計的研究中取得新進展，相關成果以“Synergetic Bifunctional Cu-In Alloy Interface Enables Ah-Level Zn Metal Pouch Cells”為題發表在Nature communications期刊(DOI: 10.1038/s41467-024-53831-z)。
可充電水系鋅金屬電池(AZMBs)已經成為下一代大規模電化學儲能技術的備選方案之一。然而，鋅負極側嚴重的枝晶生長、析氫副反應(HER)以及惰性副產物積累嚴重阻礙了其實用化進程。此外，對于實用化的軟包電池構型(>1 Ah)，鋅負極側在扣式電池中可忽略的微小缺陷會因為更大的面積以及更小的外部壓力被放大，導致電池快速失效。基于此，趙金保教授/楊陽副教授團隊通過一種簡易的化學共置換手段，在鋅負極表面構筑了一層三維的Cu-In合金界面，同時實現了鋅成核和析氫的協同調控。理論計算和實驗結果表明，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點。在Cu-In合金的協同改性下，對稱電池運行壽命達到一年以上，電壓滯后僅為6 mV。最重要的是，得益于可靠的協同調節效果以及易擴展的制備方式，CuIn@Zn負極成功地與高負載碘正極匹配，從而實現了穩定循環(>1700圈)的安時級(1.1 Ah)疊片軟包電池，為開發實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下完成，2022級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，以及廣東工業大學李成超教授和溫志鵬博士參與并協助工作完成。此外，喬羽教授和博士生唐泳麟，以及昆明理工大學李雪教授和博士生楊文豪對本工作部分測試提供了支持。該論文得到國家自然科學基金(22379125、22109030、22021001)，中央高校基本科研業務費(20720220073)、云南省重點研發計劃項目(202103AA080019)、福建省對外合作項目(2022I0002)等，以及嘉庚創新實驗室和固體表面物理化學國家重點實驗室的支持。
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