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植酸锌人工构筑层在水系锌离子电池锌负极保护中的应用

2024年04月19日 14:45  点击:[]


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文章编号: 1672-6987202402-0072-08 DOI 10.16351/j.1672-6987.2024.02.009


潘荣辉, 郭小松*(青岛科技大学 材料科学与工程学院,山东 青岛 266042)


摘要: 近年来,由于水系锌离子电池功率密度高、安全性好、成本低等优势,被认为是锂电池强有力的取代者。然而,锌负极因容易与水系电解液发生副反应和产生枝晶,导致其库伦效率低下,从而限制了进一步发展。因此利用植酸(PA)的乙二醇二甲醚(DME)溶液对锌负极表面进行处理,构筑一层植酸锌保护层,该保护层可以避免锌负极和电解液中的水直接接触,有效抑制电极表面发生的副反应。同时,植酸锌中丰富的亲水和亲锌官能团起到了增加电解液与电极的浸润、增强了负极表面对锌离子的吸附能力,从而改变了锌的形核情况,抑制了枝晶的生长。PA 处理过的锌负极其相关的对称电池在05 mA·cm-2下可以稳定工作近1 900 h,几乎是锌-锌基对称电池工作时间的15倍。


关键词: 锌离子电池; 锌负极; 枝晶; 副反应; 植酸


中图分类号: TB 321文献标志码: A

引用格式: 潘荣辉, 郭小松. 植酸锌人工构筑层在水系锌离子电池锌负极保护中的应用[J. 青岛科技大学学报(自然科学版), 2024, 452): 72-79.


PAN Ronghui, GUO Xiaosong. Artificial Zn-phytate layer to enable highly reversible Zn-metal anode in zinc ion batteryJ. Journal of Qingdao University of Science and TechnologyNatural Science Edition), 2024 452): 72-79.


Artificial Zn-Phytate Layer to Enable Highly Reversible

Zn-Metal Anode in Zinc Ion Battery


PAN Ronghui, GUO Xiaosong

(College of Materials Science and Engineering,Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)


Abstract: In recent years, zinc-ion batteries have been regarded as a potential replacement for lithium batteries due to their high power density, good safety, and low cost. However, the side reactions and dendrites growth can result in low coulombic efficiency, limiting its further development. In this paper, an artificial Zn-phytate layer on the zinc anode is constructed by the reaction between Zn and phytic acid (PA), which can avoid the direct contact between the zinc anode and the water in the electrolyte, inhibiting the side reactions. Moreover, the abundant hydrophilic and zinc-philic functional groups in zinc phytate can increase the infiltration of the electrolyte and enhance the adsorption capacity of Zn2+, which contribute to changing the nucleation of zinc and inhibiting the growth of dendrites. The symmetric battery with PA-treated zinc anode can work stably for nearly 1 900 h at 05 mA·cm-2, which is almost 15 times that of the zinc-zinc-based symmetric battery.


Key words: zinc ion battery; zinc anode; dendrites; side reactions; phytic acid.


收稿日期: 2023-05-10

基金项目: 山东省自然科学基金项目(ZR2019MB037.

作者简介: 潘荣辉(1995—),男,硕士研究生.*通信联系人.







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