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

国家人工智能应用中试基地(能源... 文 | 何思妍 7月27日,2025世界人工智能大会召开期间,由南方电网公司承办的“‘AI+’电力创...
讯飞星火X1大模型再升级,同传... 潮新闻客户端 记者 甘居鹏 语言是人类文明交流的基本载体,也是全球化进程中最大的障碍之一。 面对繁多...
从共识到行动:构建包容普惠的全... 近年来,围绕人工智能(AI)全球治理,国际社会各行为体陆续发布具有政策影响力的文件。这些文件形式多元...
阿里发布首款自研AI眼镜技术研... 7月26日,2025世界人工智能大会(WAIC 2025)开幕首日,阿里巴巴正式发布了首款自研AI眼...
中船集团等在2025世界人工智... 7月27日,作为2025世界人工智能大会(WAIC 2025)唯一面向船海产业的专业性、学术性分论坛...
中国机器人产业稳居全球第一梯队... 央视网消息:2025世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议7月26日至28日在上海举行,大会展...
阿里加入“百镜大战”!首款夸克... 一副放大版的夸克AI眼镜模型悬挂于空中,两个超大镜片分别演示导航和AI相机功能。左侧片面浮现高德地图...
“留学归国人才创新创业基地——... 上证报中国证券网讯(记者 邓贞)7月27日,在2025世界人工智能大会分论坛“归潮新声:青年海归科技...
WAIC2025亮点纷呈:人形... 2025年7月26日,上海迎来了一年一度的世界人工智能大会,为公众展示了AI技术的最新进展和广泛应用...
大模型化身“最强大脑” 带来哪... 在26日举行的世界人工智能大会开幕式上,全球人工智能创新治理中心正式成立、一批聚焦全球智能治理与创新...