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Chem. Eur. J. :隔膜設計策略加速水系鋅電池的開發2024-03-24
近日,廣西大學何會兵等人綜述了水系鋅離子電池(ZIBs)中的隔膜設計,介紹了隔膜分類和常用隔膜的特點,總結了針對水系鋅離子系統中各種問題的隔膜設計和調控策略,提出了隔膜設計的一般衡量指標,并展望了水系鋅電隔膜的未來發展趨勢。

 

 

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圖1 ZIB問題概覽,包括電解質、陰極和陽極問題。

隨著對于便攜性電池低成本和高安全性的方面的需求不斷提升,ZIBs已被視為鋰離子電池的潛在替代品,然而其體系中的固有問題,包括鋅陽極枝晶生長、析氫反應(HER)和鈍化層生成等降低了其穩定性,限制了實際應用。作為電池中的重要部件,隔膜的存在確保了電池的安全運行,并通過與其他部件相互作用,可以確保ZIB的長期穩定運行。為了促進水系鋅電池的發展,本文綜述了ZIBs中隔膜的重要作用及其最新應用進展。

首先,根據隔膜的基底進行分類,將通用的隔膜分為玻璃纖維基底,人造高分子基底,天然高分子基底,揭示了其不同孔隙結構,機械性能和電解液親和性的來源,詳述了特點與性能的關系與不同基底隔膜常見的改性方法。

隨后本文介紹了隔膜對于ZIBs中各個方面問題的調控作用,包括鋅陽極問題(枝晶生長、HER和鈍化層生成),陰極問題(活性物質溶解和穿梭效應),電解液問題(不受約束的鋅離子傳輸方式和富含活性水的溶劑化鞘結構),著重介紹了各種問題的機理和對應的隔膜設計策略 (圖1)。

最后,作者回顧了目前ZIBs隔膜研究的發展現狀,總結了隔膜設計的衡量指標、面臨的挑戰以及未來的發展方向,為今后通過隔膜設計得到穩定高效的ZIBs提供了有價值的參考 (圖2)。

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圖2 隔膜設計的未來研究重點:成本、制備復雜性、拉伸強度、厚度、可回收性、循環性能和多功能性的評估。

文信息

Separator Design Strategies to Advance Rechargeable Aqueous Zinc Ion Batteries

He Du,?Zhihui Yi,?Huiling Li,?Wensong Lv,?Nan Hu,?Xiaoyan Zhang,?Wenjian Chen,?Prof. Zongwu Wei,?Prof.?Dr. Fang Shen,?Prof.?Dr. Huibing He

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202303461

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