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武大/華科AFM:可作為儲鋅負極和鋅枝晶抑制劑的新型材料!

武大/華科AFM:可作為儲鋅負極和鋅枝晶抑制劑的新型材料!
鋅金屬是一種有前景的高能量密度水系電池負極材料,但它受到枝晶、低剝離/沉積效率和不可避免的活性鋅消耗的困擾。
武漢大學汪的華、華中科技大學蔣凱等報告了一種低嵌入電位的材料Cu7Te4,它既是水系鋅電池的負極材料,又是鋅枝晶的抑制劑。
武大/華科AFM:可作為儲鋅負極和鋅枝晶抑制劑的新型材料!
圖1. Cu7Te4的合成及表征
當被用作嵌入負極材料時,它顯示出0.2V的低電位(相對于Zn2+/Zn),216 mAh g-1的高容量,以及超過4200次循環的卓越循環性(接近100%的容量保持)。多尺度表征證明其反應機制是連續的嵌入和轉化過程。
當Cu7Te4用作修飾層時,作者開發了一種基于”插層沉積”機制的Zn@ Cu7Te4雜化負極。它在對稱電池中可循環1000多小時而沒有形成Zn枝晶,當它與碳包覆的I2(I2@AC)正極結合時,顯示出1000次的穩定循環,這比裸Zn要好得多(<100小時和320次)。
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圖2. Cu7Te4的電化學性能
此外,Cu7Te4負極可進一步與碳包覆的ZnI2(ZnI2@AC)和Na3V2(PO4)3的兩種正結合,以構建水系”搖椅式”鋅離子全電池。所得Cu7Te4//ZnI2@AC全電池的容量為94 mAh g-1,放電電壓為0.7 V,對應的比能量為65.3 Wh kg-1(基于正負極材料),在10000次循環中保持了良好的循環穩定性,容量保持率超過86%。
而Cu7Te4// Na3V2(PO4)3全電池的容量為67 mAh g-1,平均電壓為1.08 V,相當于72.4 Wh kg-1的高比能量(基于正負極材料),并在200次循環后保持80.3%的容量。總之,這項工作表明,Cu7Te4可以作為一種有前景的負極材料和鋅枝晶抑制劑以用于水系鋅電池。
武大/華科AFM:可作為儲鋅負極和鋅枝晶抑制劑的新型材料!
圖3. “搖椅”式水系鋅離子全電池的電化學性能
Cu7Te4 as an Anode Material and Zn Dendrite Inhibitor for Aqueous Zn-Ion Battery. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205602

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