圖靈膜的表面條紋乘颖、配位銅離子攜手實現(xiàn)均勻鋅沉積過程
可再生能源的快速發(fā)展推動了以鋅化學為基礎的高能量密度儲能器件的開發(fā)和研究挽放。鋅二次電池具有成本低狠寒、安全性高、能量密度高质脐、與水性電解質具有良好的相容性等優(yōu)勢伐狼，在電化學儲能領域具有應用前景。然而嗜谎，鋅在沉積過程中容易產生鋅枝晶岁十，在高面容量和高電流密度的工作條件下更嚴重，影響電池的循環(huán)壽命早知。
該研究提出了一種具有表面有序波動條紋(Turing patterns)的新型聚合物膜(圖靈膜)惦踩，能夠實現(xiàn)在高面容量涨剧、高電流密度下的鋅均勻沉積過程。在該設計中敲骏，膜表面條紋的波峰和波谷能夠通過控制微區(qū)載流子通量樊淑，從而有效調節(jié)Zn(OH)42-的分布，并提供更多的鋅沉積空間蝇降。同時铜缠，膜形成過程中表面配位的銅離子與Zn(OH)42-相互作用，可進一步誘導鋅的均勻沉積饵骨。結果表明翘悉，在80 mA/cm2的高電流密度下，采用圖靈膜組裝的堿性鋅鐵液流電池可以在160 mAh/cm2的超高面容量條件下穩(wěn)定工作居触。該研究為高穩(wěn)定鋅基二次電池的開發(fā)提供了新思路妖混。
相關研究成果以Dendrite-Free Zinc-Based Battery with High Areal Capacity via the Region-Induced Deposition Effect of Turing Membrane為題，于近日發(fā)表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc.)上轮洋。研究工作得到國家自然科學基金制市、中科院電化學工程實驗室、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(A類)“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”等的支持弊予。
