【摘 要】
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水系锌离子电池具有安全性较好和成本较低的优势,十分适用于大规模储能领域。但当前水系锌离子电池体系的负极面临着的枝晶生长、析氢和腐蚀等问题,严重阻碍了其实际应用。本研究通过负极表面改性和电解液添加剂策略提高锌负极界面的电化学稳定性并解决锌负极存在的枝晶生长、析氢和腐蚀等问题。具体研究内容和结果如下:（1）将银纳米线（AgNWs）作为金属涂层包覆到锌负极表面,构造了一种银纳米线复合锌负极。这类银纳米线
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水系锌离子电池具有安全性较好和成本较低的优势,十分适用于大规模储能领域。但当前水系锌离子电池体系的负极面临着的枝晶生长、析氢和腐蚀等问题,严重阻碍了其实际应用。本研究通过负极表面改性和电解液添加剂策略提高锌负极界面的电化学稳定性并解决锌负极存在的枝晶生长、析氢和腐蚀等问题。具体研究内容和结果如下:（1）将银纳米线（AgNWs）作为金属涂层包覆到锌负极表面,构造了一种银纳米线复合锌负极。这类银纳米线复合锌负极可以在循环过程中原位形成银锌合金（Ag Zn3）,长效提供大量亲Zn2+沉积位点引导Zn2+均匀沉积,避免枝晶形成,并且有效减缓电解液对锌负极的腐蚀。Zn|Ti-AgNWs半电池在2 m A cm-2,1 mAh cm-2条件下,300圈平均库伦效率可保持在97.8%以上,形核势垒仅为35 m V,远低于Zn|Ti半电池。Zn-AgNWs|Zn-AgNWs对称电池可以在2 m A cm-2,2 mAh cm-2的条件下循环超过600 h,具有良好的可逆性。（2）将十二烷基磺酸钠（SLS）电解液添加剂加入水系电解液,发现其可实现多种功能。在负极界面处SLS不仅可以使Zn（H2O）62+脱除溶剂化鞘中的水,排斥水分子靠近负极表面参与析氢、腐蚀等副反应,还能阻碍Zn2+在锌负极表面集中形核形成枝晶;在正极侧,SLS可以大幅降低Li Fe PO4在电解液中的浸润自由能,改善Li Fe PO4正极的浸润性。加入SLS添加剂后的Zn|Ti半电池可以稳定循环750圈,平均库伦效率达到96.4%。Zn|Zn对称电池则可以在2 m A cm-2,1 mAh cm-2条件下获得3200 h的长循环寿命。
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