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水系锌离子电池因其高容量、低成本和易组装等特点受到了研究人员们的广泛关注。然而,在充放电过程中锌负极表面的枝晶生长和其他副反应的发生严重影响了电池的循环寿命,阻碍了其进一步的大规模应用。因此对廉价、高效、适应性强的锌负极材料的追求正在日益增强。锌粉负极因其成本效益,卓越的可加工性和可调节性而在众多竞争者中脱颖而出。然而,它们的广泛使用受到包括体积膨胀和枝晶生长在内的重大挑战的阻碍。为了解决这些问题,人们探索和开发了一系列锌粉负极的优化策略。近日,浙江工业大学曹澥宏教授在Batteries & Supercaps杂志上发表了题为 “Harnessing the Potential of Zn Powder Anodes: Innovations and Future Directions in Aqueous Zinc-Ion Batteries” 的综述论文对这些研究成果进行了总结,系统讨论了锌粉负极的合成方法和潜在机制,并对锌粉负极未来的研究方向进行了展望。
图1. 锌箔和锌粉负极各项性能指标的雷达图以及影响锌粉负极性能的主要因素 目前,锌粉负极材料处于发展阶段,未来的几个研究重点可朝着以下几个方面进行:(1)开发适合大规模的合成方法,提升锌粉负极的利用率,使得它们达到符合实际应用的能量密度;(2)探索可以监测锌粉的腐蚀、析氢程度的原位表征技术,与理论模拟相结合,深入分析锌粉的失效机理和各种合成方法的作用原理;(3)考虑多种策略的组合,目前大多数解决锌粉负极现有问题的策略都只涉及对锌粉负极表面和结构的单一改性策略,多种策略相结合,可以全面提高电池性能,满足锌离子电池的实际应用需求。例如,电解质添加剂的使用可以有效地减轻锌粉阳极的腐蚀。因此,将该方法与结构优化等策略(如构建导电框架)相结合,是实现锌粉负极实际应用的有效途径。 论文信息 Harnessing the Potential of Zn Powder Anodes: Innovations and Future Directions in Aqueous Zinc-Ion Batteries Dongshu Liu, Dr. Xilian Xu, Shibo Meng, Jun Li, Jinxiu Feng, Yuchao Chen, Wenxian Liu, Fangfang Wu, Dr. Wenhui Shi, Dr. Xiehong Cao Batteries&Supercaps DOI: 10.1002/batt.202400071
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