我國科學家在水系鋅離子電池電鍍動力學研究方面獲進展

2020-09-15 中國科學院科技產業網

近日，中國科學院深圳先進技術研究院材料所（籌）光子信息與能源材料研究中心助理研究員陸子恆與香港理工大學助理教授張標協作，對有機配位小分子對水系鋅離子電池電化學電鍍過程的調控機制進行研究，實現了高效穩定的鋅負極電鍍過程。該成果以Tailoring Desolvation Kinetics Enables Stable Zinc Metal Anodes為題發表在Journal of Materials Chemistry A上。

水系鋅離子電池由於其低成本和高安全性，被認為是大型儲能等領域的重要備選二次電池體系。當前，鋅離子電池中的鋅負極仍然受到低庫倫效率等問題影響，制約了自身的實際使用。

本次研究工作受到傳統電鍍行業絡合劑的啟發，利用乙腈作為絡合劑改變鋅離子的溶劑化結構，從而實現電極電鍍動力學的調控。

有、無乙腈絡合劑時鋅離子的溶劑化結構變化

深圳先進院材料所光子中心電化學團隊在工作中承擔了理論部分，通過基於第一性原理的分子動力學計算發現，在鋅離子的第一溶劑殼層中有至多3個水分子被替換為乙腈分子，由於乙腈對鋅離子有較強的絡合作用，使得鋅離子的去溶劑化過程產生了顯著動力學變化。

本工作提出的溶劑化化學調控策略為水系鋅離子電池和鋰、鈉金屬等下一代高比能二次電池提供了新研發思路。

研究團隊圍繞固態電解質的材料設計、電池電極電解質界面的處理、半固態電池的技術開發等開展了系列研究工作，在兩年時間裡取得系列突破，包括聯合在化學領域刊物Chemical Reviews發表題為Mobile Ions in Composite Solids《複合物中的離子傳輸》的綜述文章。

其他工作先後發表在Adv. Energy Mater.；Energy Storage Mater.；Energy Storage Mater.；J. Phys. Chem. C上。該系列研究工作得到了廣東省自然科學基金、深圳市基礎研究項目等項目資助。

來源：深圳先進技術研究院

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