降低电偶腐蚀，以延长无阳极水锌电池的使用寿命

《Nature Communications》：Minimizing galvanic corrosion for durable anode-less aqueous zinc batteries

　　

摘要

无阳极的水系锌电池为高能量密度和本质安全的能量存储提供了一种有前景的途径，但其实际应用受到锌资源有限导致的可逆性较差的制约。研究发现，在无阳极水系锌电池中，沉积的锌与集流体之间的电偶腐蚀是一个关键但此前未被充分认识的降解机制。我们设计了一种混合钝化层，该层由具有高介电常数的金属氟化物嵌入的绝缘聚合物基质组成，旨在减少寄生电子转移并限制集流体的暴露。这种介电极化作用使界面电场均匀化，促进了锌的平面且致密沉积，从而隔离了集流体并抑制了腐蚀。因此，在循环使用和日历老化过程中锌的损失显著减少，在5 mA cm^?2/3 mAh cm^?2的电流条件下，锌的镀层/剥离过程可稳定进行超过900小时，放电深度达到51%。在0.5 A g^?1的电流下，经过130次循环后，无阳极全电池的容量保持率为89%，日历老化过程中的自放电现象极小；而最初无阳极的软包电池在器件层面的能量密度超过了90 Wh L^?1。这项工作深化了对腐蚀机制的理解，并为更广泛的金属电池系统中异质界面的腐蚀控制工程提供了依据。