首页 > 行业资讯 > 【能源】基于氢键定向重构的木糖醇添加剂用于调控锌离子迁移和稳定锌负极

【能源】基于氢键定向重构的木糖醇添加剂用于调控锌离子迁移和稳定锌负极

时间：2023-02-06 来源： 浏览：

【能源】基于氢键定向重构的木糖醇添加剂用于调控锌离子迁移和稳定锌负极

X-MOL资讯
X-MOL资讯

X-molNews

“X-MOL资讯”关注化学、材料和生命科学领域的科研，坚持“原创、专业、深度、生动”。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的最新论文，支持个性化浏览。

收录于合集

水系锌离子电池具有较高的理论能量密度、成本低廉、负极氧化还原电势低、安全稳定等优点，是应对当前能源和环境危机的重要新型储能技术。然而，锌负极存在枝晶生长、析氢等不利副反应影响其大规模推广。电解质作为锌基器件的核心部件，起着桥接电极和引导离子传输的关键作用，因此无需复杂制备过程的电解质改性工程被认为是解决水系电池瓶颈问题的重要方法之一。
向传统锌盐中引入合适的添加剂，可对锌离子溶剂鞘结构做出修饰，是一种简便、有效的稳定锌金属化学的方法。在众多添加剂中，多羟基分子作为一类具有较强表面电荷密度的材料，展现出优异的亲锌性和亲水性，有望在锌负极/电解液界面处对锌离子的迁移和沉积进行调控。而多羟基分子与电解液中各组分的相互作用关系还有待深入研究。

图1. 木糖醇添加剂对电解质中 Zn 2+ 溶剂鞘结构和界面化学调控的示意图。图片来源： Angew. Chem. Int. Ed.
近日， 浙江师范大学胡勇 教授和 谢斌斌 副研究员合作， 通过在ZnS O 4 溶液中加入少量木糖醇分子作为添加剂，实现氢键网络的定向重构，显著提升镀锌/剥离的可逆性以及锌离子电池的储能性能。 木糖醇可同时充当氢键供体和受体的功能，对于调控锌离子溶剂鞘结构具有独特的优势。少量添加剂的引入可将部分配位水分子和硫酸根阴离子从初始溶剂鞘中排出，减少强、中氢键比例，抑制自由水活性，屏蔽静电耦合，提升锌离子的传输效率。同时，DFT理论计算模拟表明木糖醇可优先吸附于锌金属表面，构筑起对锌离子扩散和沉积有调控作用的SEI层，均匀表面电场分布和离子通量，降低脱溶剂化能，实现稳定锌沉积。得益于锌离子迁移和沉积电化学行为的改善，对称锌电池可在1 mA c m –2 电流密度下稳定循环1100小时以上。最终，该含木糖醇添加剂的ZnS O 4 电解液促使锌离子电池展现出较高的比容量，优异的倍率性能和良好的循环稳定性。该工作为解决多羟基分子在水系电解液能源应用中的固有问题提供了一种新策略。
这一成果近期发表在 Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是浙江师范大学 王宏飞 博士和 叶武全 博士生。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Modulating Cation Migration and Deposition with Xylitol Additive and Oriented Reconstruction of Hydrogen Bonds for Stable Zinc Anodes
Hongfei Wang,+ Wuquan Ye,+ Bowen Yin, Kexin Wang, Muhammad Sohail Riaz, Bin-Bin Xie,* Yijun Zhong, and Yong Hu*
Angew. Chem. Int. Ed ., 2023 , DOI: 10.1002/anie.202218872
胡勇教授简介

胡勇 ，浙江师范大学二级教授、博士生导师，浙江省“万人计划”杰出人才，浙江省首批“万人计划”科技创新领军人才，浙江省有突出贡献中青年专家。2006年6月获得中国科学技术大学化学系无机化学专业博士学位。2006年至2008年期间在新加坡南洋理工大学从事博士后研究工作。2008年底起就职于浙江师范大学。
主要从事于先进功能材料与无机合成化学的基础研究，在无机纳米复合结构的构筑方法、组装设计、基于微结构的性能表征、应用探索及协同增强效应等方面取得一定的研究进展。目前已发表SCI论文140余篇 (其中IF>10, 共53篇)，ISI检索被他人论文引用10000余次，H因子54，入选科睿唯安2022年度全球“高被引科学家”。其中以通讯作者身份在化学、材料领域国际重要期刊，如： Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Energy 等上面发表一系列文章。
https://www.x-mol.com/university/faculty/14546
点击“ 阅读原文 ”，查看  化学 • 材料  领域 所有收录期刊

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息