【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在全球向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型的背景下，鋅金屬電池(ZMBs)因其高安全性、低成本和環(huán)境友好性，被視為下一代儲能技術(shù)的重要候選。然而，高電流密度(> 10 mA cm?²)、高面容量(> 10 mAh cm?²)和高放電深度(DOD > 65%)的極端條件下，鋅負(fù)極面臨嚴(yán)重的界面不穩(wěn)定性，導(dǎo)致壽命短、效率低，限制了其實(shí)際應(yīng)用。
 

　　針對這一問題，西安交通大學(xué)丁書江教授團(tuán)隊首次揭示了濃差極化是造成極端條件下鋅負(fù)極失效的核心因素之一。通過原位數(shù)字全息觀察到，在高電流密度條件下，裸Zn負(fù)極界面Zn²?濃度迅速下降，導(dǎo)致嚴(yán)重的濃差極化。針對這一挑戰(zhàn)，團(tuán)隊提出納米流體細(xì)菌纖維素(BC)界面修飾策略，通過自驅(qū)動離子富集機(jī)制(self-driven ion enrichment)，實(shí)現(xiàn)Zn²?通量的精準(zhǔn)調(diào)控，消除濃差極化，改善電極界面離子輸運(yùn)的非線性行為。基于該策略，BC@Zn負(fù)極在100 mA cm?², 100 mAh cm?²，DOD=90.91%及40 mA cm?², 40 mAh cm?²，DOD=75.97%的極端條件下分別穩(wěn)定循環(huán)490、1573小時，最高累積容量達(dá)62.92 Ah cm?²，遠(yuǎn)超現(xiàn)有報道。此外，BC@Zn//I?安時級軟包穩(wěn)定循環(huán)超350圈，容量保持率達(dá)91.78%。該策略為高性能鋅金屬電池(ZMBs)的商業(yè)化提供了有效解決方案。
 

　　近日，該研究成果以“Elimination of Concentration Polarization Under Ultra-High Current Density Zinc Deposition by Nanofluid Self-Driven Ion Enrichment”(納米流體自驅(qū)動離子富集消除超高電流密度鋅沉積下的濃度極化)為題發(fā)表在國際材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Advanced Materials(《先進(jìn)材料》)上，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院是論文的唯一通訊單位，論文第一作者為西安交通大學(xué)博士生高娜，通訊作者為西安交通大學(xué)丁書江教授、高國新副教授和趙洪洋副教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省高校聯(lián)合重點(diǎn)項目和陜西省秦創(chuàng)原創(chuàng)新人才計劃項目的資助，論文的表征及測試得到了西安交通大學(xué)分析測試共享中心和國家儲能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(中心)的支持。