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赵东元院士团队JACS：这个Janus介孔加速器很高效！

来源：时间：2024-03-04 11:28:28 浏览：631次

第一作者：Lipeng Wang、Bao Zhang

通讯作者：赵东元院士、晁栋梁教授

通讯单位：复旦大学

DOI: 10.1021/jacs.3c14019.

研究背景

水系锌基电池（ZABs）作为“超越锂离子”的储能技术之一，因其安全性、低成本和生态友好性而备受关注。金属Zn负极上可靠的固体电解质界面（SEI）是稳定ZABs的必要条件，但不相容的Zn离子还原过程，即同时吸附（捕获）和脱溶（排斥）Zn²⁺(H₂O)₆，给SEI的设计带来了挑战。基于此，复旦大学赵东元院士/晁栋梁教授储能团队提出了一种串联化学策略，通过电化学组装的具有亲水性-OH和疏水-F基团的多孔SiO₂介孔可作为Janus介孔加速器，从而促进Zn²⁺还原反应。这种串联化学策略可为各种金属阳极的界面设计提供新的思路，并为下一代高安全性和高可靠性的电池技术铺垫道路。

文章要点

1、结合原位电化学数字全息、分子动力学模拟和光谱表征，团队发现-OH基团从本体电解质中捕获Zn²⁺簇，接着-F基团在壳层中排斥配位的水分子，从而实现串联离子还原过程。

2、所得到的对称电池在4 mA cm^-2和10 mA cm^-2的高电流密度下分别表现出超过8000 h和2000 h的可逆循环。此外，Zn//VO₂和Zn//I₂电池性能进一步证明了串联化学策略的可行性。

图文展示

图1.Janus介孔加速器串联化学原理图

图2.Janus OH-F-mSiO₂界面相的合成与结构表征

图3.具有Janus介孔的金属Zn负极的动力学和热稳定性

图4.具有Janus介孔的金属Zn负极的电化学性能

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