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鋅粉被認為是水系鋅離子電池潛在的鋅金屬負極。然而，傳統(tǒng)聚合物粘合劑復合鋅粉負極中受限的離子/電子傳輸和體積效應導致的電接觸故障降低了其電化學性能。

在此，廣東工業(yè)大學李成超教授&杜文城副教授團隊提出了一種基于低聚物粘合的高性能軟固體狀粘彈性鋅粉復合負極策略。得益于粘彈性特性，軟固體鋅粉復合材料(ss-ZnP)負極顯著增強了電荷轉(zhuǎn)移，減輕了體積效應，并均勻化了界面電場，從而實現(xiàn)了快速的電鍍/剝離動力學和無枝晶的沉積形態(tài)。

此外，組裝的NH₄V₄O₁₀‖ss-ZnP全電池具有更高的容量(0.1 A g^-1時為510 mAh g^-1，1 A g^-1時為300 mAh g^-1)和更長的壽命，在1 A g^-1時可循環(huán)500次，優(yōu)于傳統(tǒng)電池聚合物粘合劑復合鋅粉負極和其他報道的流變鋅粉基負極。

圖1.制備流程

總之，該工作通過利用流變環(huán)氧低聚物(E-44)粘合鋅粉和二維碳片，成功設(shè)計出粘彈性固體鋅粉復合負極(即ss-ZnP)。柔軟的類固體粘彈性結(jié)構(gòu)不僅賦予ss-ZnP靈活的加工性能，而且還提高了電化學性能，包括增強離子/電子轉(zhuǎn)移并實現(xiàn)無枝晶沉積。結(jié)果顯示，所獲得的復合負極表現(xiàn)出188 mS m^-1的高電導率和快速離子擴散，這導致電壓滯后低得多(在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2時165 mV vs 240–1550^?mV)，優(yōu)于傳統(tǒng)聚合物復合鋅粉負極和其他流變鋅粉負極。

此外，NH₄V₄O₁₀‖ss-ZnP全電池在0.1~2 A g^-1的各種電流密度下具有出色的倍率性能、長循環(huán)耐久性(高達500次循環(huán))和高放電容量(0.1 A g^-1時為510 mAh g^-1，1 A g^-1時為300 mAh g^-1)。從工程角度來看，ss-ZnP電極可以是獨立的，并且可以方便的加工/成型，這對于未來面對薄膜/纖維狀電極、叉指電極等多種需求的實際應用具有重要意義。因此，該工作的方法為制備用于二次儲能裝置的多功能金屬粉末基負極提供了極大的便利，有助于研究多功能電極材料的設(shè)計和應用。

圖2. 可加工性能

Designing Soft Solid-like Viscoelastic Zinc Powder Anode toward High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301835

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李成超/杜文城AEM：軟固體狀粘彈性鋅粉負極用于高性能水系鋅離子電池

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