当前,电化学储能以锂离子电池为主,但其安全性、高低温性能、寿命、锂钴金属资源短缺等问题日益严峻,限制了其进一步发展,特别是在大规模储能系统应用领域,越来越多的科研人员开始探索后锂时代的储能体系。受益于高安全性、锌储量丰富、低成本和环境友好的优势,水系锌基可充电电池(AZBs)作为具有广阔前景的储能系统,受到了研究者的广泛关注。
锌阳极的修饰是提高AZBs循环寿命的关键之一。为了解决锌阳极存在的枝晶、腐蚀等问题,研究者通过不断的努力,已经设计了一些有效的策略,例如:锌电极添加剂、电解质添加剂、涂层技术等。在众多策略中,通过表面工程构建人工固体电解质界面(SEI)被认为是一种简单、高效、可操作性强的方法。然而,疏水性强的SEI层虽能有效防止寄生反应的发生,但不利于电解质的润湿和锌离子的传输;亲锌性强的SEI层虽有利于载流子的传输,但是在耐腐蚀性能等方面不能完全满足要求。因此,如何平衡SEI层的疏水性和亲锌性成为一个难题。对此,本研究工作设计合成了一系列聚离子液体人工SEI层,并详细探究了聚离子液体SEI层疏水性和亲锌性变化对水系锌离子电池性能的影响机制,进而实现了二者在优化水系锌离子电池性能上的微妙平衡,为高性能水系锌离子电池中人工SEI层的优化提供了新的研究思路和依据。
该成果以“Tailoring the Hydrophobicity and Zincophilicity of Poly(ionic liquid)s Solid-Electrolyte Interphases for Ultra-Stable Aqueous Zinc Batteries”为题在绿色可持续发展领域TOP期刊Green Chemistry (IF=9.7)发表。该工作由高新培教授团队与山东大学郑利强教授课题组合作完成,双方合作培养博士生张霄为论文第一作者,高新培教授为论文第一通讯作者。
该项工作得到了国家自然科学基金(22102090, 22272090, 22262011)、海南大学科研启动基金(KYQD(ZR)-21127,KYQD(ZR)-22047)、以及宁德时代21C实验室开放基金(No.21C-OP-202216)的资金资助。
文章链接: ttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/gc/d3gc02916f