石墨

东北大学EEM石墨烯互穿锌杂化箔用于

发布时间:2023/9/23 16:18:58   
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成果简介

具有本质安全性的水系锌离子电池(ZIBs)在便携式设备中具有巨大潜力,但其循环寿命有限,这主要是由于锌负极的严重枝晶生长和不可避免的副反应造成的。本文,东北大学董琰峰副教授、中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅研究员等在《EnergyEnvironmentalMaterials》期刊发表名为“ManipulatingHorizontalZnDepositionwithGrapheneInterpenetratedZnHybridFoilsforDendrite-FreeAqueousZincIonBatteries”的论文,研究将开发的石墨烯互穿锌(GiZn)杂化箔用于高性能ZIB的无枝晶和长期锌阳极。

通过在泡沫锌骨架上界面组装还原氧化石墨烯(rGO),然后机械压缩成混合箔和干燥过程来制备GiZn阳极。GiZn杂化箔中rGO纳米片的存在提供了丰富的亲锌位点,以诱导Zn金属阳极的水平Zn沉积,而不会生长枝晶。同时,rGO纳米片的均匀分散使混合箔具有优异的导电性和电解质润湿能力,从而降低了界面电阻。因此,基于GiZn的对称电池表现出30.4mV的小电压滞后和30mAhcm-2的显着面积容量在0.5mAcm-2。此外,GiZn负极还使相应的水系Zn

MnO2电池在8C时具有.5mAhg-1的高容量,优于纯锌箔负极的对应物(72.7mAhg-1)。因此,GiZn杂化箔阳极将有助于合理构建用于高性能ZIB的二维材料互穿Zn杂化箔阳极。

图文导读

图1、GiZn杂化阳极的制备和结构表征。

图2、GiZn杂化箔的结构表征

图3、导电和亲水性rGO纳米片确保了GiZn电极的高可逆性

图4、锌

锌对称电池中GiZn电极的电化学性能

图5、用锌箔、P-Zn箔和GiZn箔电极组装的Zn

MnO2电池的电化学性能

小结

综上所述,通过rGO纳米片在泡沫锌骨架上的界面组装,以及随后的机械压缩和干燥过程,开发了一种长期的无枝晶GiZn杂化箔阳极。与市售锌箔相比,所制备的GiZnhybrid箔具有更高的导电性和与电解质的润湿能力,从而降低了界面电阻。重要的是,GiZn杂化箔可以诱导锌的均匀形核和水平生长,并抑制可能的副反应,此外GiZn阳极还与MnO2基阴极组装,并实现了增强的电化学性能。因此,这种2D纳米片互穿锌箔阳极的策略将为合理设计先进的ZIB提供新的途径

文献:



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