近日，哈爾濱工業大學楊立軍教授團隊提出一種高性能鋅負極表面周期性微納結構表面相變/亞表面缺陷的飛秒激光調控新方法，為高性能鋅基儲能器件制備提供了新的手段。相關成果發表在《先進功能材料》上。
鋅金屬負極具有無毒性、較低的電化學電位以及較高的容量，水系鋅離子電池已成為下一代大規模儲能系統的理想材料。然而商業鋅負極電極/電解質界面不穩定易誘發腐蝕和副反應，從而降低儲能器件的庫侖效率和容量。此外，在鋅負極表面不均勻的界面電場和離子濃度梯度的驅動下，枝晶的不可控生長增加了電極/電解液的接觸面積，將進一步加劇腐蝕/副反應，導致電極變形甚至產生裂紋。因此，獲得界面穩定、無枝晶、壽命長的鋅負極對水系鋅離子電池的商業化具有重要意義。
針對上述問題，團隊提出了鋅負極表面周期性微納結構表面相變/亞表面缺陷的飛秒激光調控方法，實現了高性能鋅基儲能器件的新設想。團隊利用飛秒激光加工技術在鋅負極表面制備了周期性微納結構，以實現高可逆鋅負極。實驗和模擬結果表明，微納結構表面氧化鋅層可以優化鋅離子的成核行為，實現鋅離子的均勻沉積，抑制腐蝕和副反應。亞表層位錯層能夠增強電極/電解質界面的穩定性，并提供額外的應變支撐和電子傳輸途徑。在高容量沉積過程中，亞表層位錯層可以降低應力集中并促進電子轉移，從而有效抑制枝晶生長與電極結構損傷。飛秒激光誘導鋅負極表面雙功能層策略有效地結合了表面保護層和亞表面位錯層，從而提高了鋅負極的電化學性能。因此，雙功能層鋅負極具有良好的界面穩定性，實現了超長循環性能和高庫侖效率。
飛秒激光誘導周期性微納結構在大面積軟包電池和柔性水系鋅離子電池體系中具有優異的電化學性能及柔性，驗證了其在實際應用中的可行性，同時為提高其他金屬電極的界面穩定性提供了參考。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202424526
本文鏈接：研究實現高性能鋅基儲能器件新設想http://m.lensthegame.com/show-11-18575-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
下一篇： 新型固態電解質性能更優異