中国科大揭示水系锌基电池中锌电溶解机理
创始人
2025-02-21 20:00:43
0

中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 方梦宇)近日,中国科学技术大学谈鹏教授团队在水系锌基电池领域取得重要进展,全面揭示了锌电极的电溶解机理,为提升锌电极的可逆性提供了新思路,相关成果发表于《科学通报》。

水系锌基电池由于固有的安全性、环境友好、低成本和高能量密度,是理想的电化学储能系统。然而,锌电极不可逆的电化学溶解和沉积导致了不可控的枝晶生长,严重阻碍了该技术的实际应用。不同于锂离子电池,锌基电池的起始运行工步通常是放电过程,即锌电极首先发生电溶解反应,而非电沉积。然而,现有研究大多集中在锌的电沉积行为上,电溶解特性却被忽视。锌的电溶解会改变其表面状态,进而对后续过程造成影响。因此,对电溶解行为的全面理解有利于稳定锌电极的构建。

该研究基于精抛的多晶锌箔开展了不同运行协议下的电溶解实验,发现随着电流密度的升高,电溶解呈现“点—线面”的行为转变,且在较高电流密度下表现出强烈的择优晶面溶解属性。结合实验表征、测试和理论计算,揭示了锌不同晶面之间的电溶解行为差异,发现(002)晶面最稳定,而(110)晶面最易发生电溶解。

基于对电溶解行为和机理的理解,进一步探究了电溶解对锌电极空间和容量不可逆性的影响。形貌表征发现,沉积过程主要发生在电溶解形成的缺陷区域,从而表现出空间不可逆性;通过构建传质—电化学耦合模型,揭示了电溶解形成的缺陷附近具有较高的离子浓度和局部电流密度,进而决定了沉积过程中的成核位点和生长速率。结合枝晶的外部浓度分布和内部结构异质性,阐明了“死锌”的形成机理。

基于上述发现,研究团队通过外延生长构建了择优取向的锌电极,显著抑制了溶解不均匀性,在对称电池和全电池中显著提升了循环寿命。该成果为改善锌电极的可逆性提供了新思路,并可推广到其他金属电极的研究和应用中。

作者:方梦宇

相关内容

热门资讯

地球生命起源有新解 或诞生于水... 王信强 斯坦福大学的一项研究显示,生命可能起源于水滴中的“微闪电”。也就是说,构成地球生命的第一个分...
优刻得与数道智算达成智算中心战... 近日,优刻得与智能计算领域创新企业北京数道智算科技有限公司(下称:数道智算)正式签署战略合作协议,双...
游戏ios系统管理:便宜好用且... **一、云手机在游戏群控管理中的重要性** 在当今的游戏世界里,特别是对于那些需要多账号操作或者...
局域网监控软件哪家好?5款高端... 你是否遇到过这样的烦恼: 公司网络突然变慢,却找不到原因? 员工上班时间刷视频、打游戏,工作效率低下...
魔法原子举办2025场景战略发... 3月26日,魔法原子举办「原子双生」2025场景战略发布会,正式推出人形机器人和四足机器人,并首次推...
西湖大学开发出精准定位脑疾病细... 2025-03-20 08:41:52 作者:狼叫兽 近日,西湖大学杨剑教授团队在脑疾病研究领域...
时隔两月半,微信内测爆更! 在多个新功能灰度放量后,微信官方终于发布了新版本更新。 就在昨晚(3 月 10 日), 微信安卓平台...
学而思“上新”,学习机的“参数... 来源:雪豹财经社 在小红书上,“学习机哪个牌子好用推荐”的相关笔记超过130万篇。面对市面上大量同质...
新科技成果!创新草莓原种苗技术... 近日,在第十届世界草莓大会上,上海交通大学农生物学院研究员许文平团队研发的“纯品种、减农药、减化肥”...
化学清洗技术与清洗剂2025武... 2025武汉工业清洗展:引领技术革新的新纪元 多元清洗技术大汇聚:武汉展会即将开启 化学清洗技术与清...