材料学院王峰教授/李志林教授/牛津副教授团队在《Advanced Science》发表研究论文

发文时间:2024-02-26

近日,北京化工大学王峰教授/李志林教授/牛津副教授团队在国际知名期刊Advanced Science 上发表了题为Insight into Sulfur‐Containing Zwitter‐Molecule Boosting Zn Anode: from Electrolytes to Electrodes”的研究工作。该工作采用一种含硫的两性分子(甲硫氨酸,Met)作为添加剂,有效改善了硫酸锌电解液,显著提升了金属锌负极的性能。

该工作通过详细的实验分析和理论计算揭示了Met电解液到电极所发挥的不同作用电解液中,Met不仅能通过羧基(─COOH)降低锌离子溶剂化结构中H2O分子的配位数,还能通过氨基(─NH2)和硫醚C─S─C)促进去溶剂化过程,从而增强Zn2+的传输并抑制HER。在锌负极上, Met中的硫醚(C─S─C)被电化学氧化亚砜或砜(C─SOx─C,进而被优先吸附在Zn(002)晶面上,形成亲锌梯度保护层,抑制腐蚀反应并引导锌的均匀沉积。基于此,改性后的电解液实现优异的半电池和全电池性能,对称电池在2 mA cm-2/1 mA h cm-2的条件下能够稳定运行3750小时,即使在30 mA cm-2/30 mA h cm-2的极端条件下也能够稳定运行110小时;组装的全电池在低N/P比条件下表现出105.30 W h kg-1的高能量密度和良好的循环性能。该工作不仅为含硫两性分子改性锌负极的机理提供了新见解,也为实用型水系锌金属电池的开发提供了新策略

含硫两性分子作为硫酸锌电解液添加剂的改性机理示意图

材料学院博士生宋威豪和硕士生刘嘉星为论文的共同第一作者,王峰教授、李志林教授、牛津副教授为论文的共同通讯作者北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本业务费等项目的资助。

 

文章信息:Weihao Song#, Jiaxing Liu#, Shengpu Rao, Ming Zhao, Yanqun Lv, Shunshun Zhao, Qing Ma, Bing Wu, Chengjin Zheng, Shimou Chen, Zhilin Li*, Jin Niu*, Feng Wang*, Insight into Sulfur‐Containing Zwitter‐Molecule Boosting Zn Anode: from Electrolytes to Electrodes, Advanced Science, 2024, 202400094.

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202400094.


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