支春义教授，EES：接枝MXene/聚合物电解质用于延长在高/低温下锌电池的保质期
文章信息
接枝MXene/聚合物电解质用于延长在高/低温下锌电池的保质期第一作者：陈泽，李新亮通讯作者：支春义*单位：香港城市大学
研究背景
水系锌离子电池(ZIBs)由于其高安全性和有竞争力的容量一直被认为是极具潜力的新型能量存储设备。然而，就ZIBs的实际应用而言，它的保质期难以满足要求，主要是因为水系电解液与锌金属之间存在不可避免的副反应，包括腐蚀，析氢和钝化。这些不良副反应导致电池的界面阻抗异常增加，降低了锌阳极的利用率，最终严重削减了ZIBs的保存期限。采用全固态电解质可以高效解决上述问题，因为完全避免了水分子在体系里的一系列副反应，但是目前ZIBs中的固态电解液报道少之又少，高性能的锌电固态电解质还有待开发。
文章简介
基于此，香港城市大学支春义教授团队在Energy Environ. Sci.期刊上发表了题为“Grafted MXene/Polymer Electrolyte for High Performance Solid Zinc Batteries with Enhanced Shelf Life at Low/High Temperatures”的研究论文本文首次采用聚(丙烯酸甲酯)接枝MXenes填充的聚(偏氟乙烯-共六氟丙烯)(PVHF/MXene-g-PMA)固态聚合物电解质(SPE)来解决ZIBs的低保质期的问题。
图1. 基于接枝Mxene的聚合物固态电解质的组成及采用普通水系电解液和该固态电解质在储存一定时间后的电化学性能。
本文要点
要点一：高锌离子迁移率的固态电解质通过PMA和PVHF聚合物之间的相互作用，接枝MXenes可以均匀分散在基体中。结果表明，该SPE在室温下的离子导电率比普通的PVHF基体高3个数量级，达到2.69×10-4 S cm-1，在高温下可以再提升一个数量级。基于此电解质实现了高可逆性的无枝晶的镀锌/剥离，其在室温下可循环1000小时以上，高温下循环200小时以上。要点二：高保质期的全固态锌电池
要点二：高保质期的全固态锌电池制备的具有消除HER和抑制负极Zn枝晶的固态全电池在室温下表现高达10000次循环的优异循环性能，并且可以在-35至100 ℃的温度范围内正常工作。最重要的是不管是在低温还是高温下，全固态ZIBs的保存期限都超过90天。这项研究在具有优异稳定性和可靠性的全固态ZIBs方面取得了实质性进展，其有效抑制了锌枝晶及副反应、实现了优异的循环性能和显著的储存期限。
文章链接
Grafted MXene/Polymer Electrolyte for High-Performance Solid Zinc Batteries with Enhanced Shelf Life at Low/High Temperatureshttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ee/d1ee00409c#!divAbstract
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