用于水系锌离子电池的抗溶解三层阴极

《Nano Trends》：A Dissolution-Tolerant Trilayer Cathode for Aqueous Zinc-Ion Batteries

　　

锰溶解是限制水系锌-二氧化锰电池循环寿命的主要退化机制，然而现有的缓解策略都作用于溶解过程的下游，并未在电极内部进行结构编码。本文展示了一种概念验证型三层阴极，它将电极内嵌的溶解补偿与界面电阻降低耦合在一种通过顺序刷涂制备的、储量丰富的一体化架构中：铜基底上的涡轮层石墨导电中间层；一层半结晶γ-MnOOH/MnCl₂/MWCNT储层，同时提供共沉积的电极内嵌Mn²⁺源和额外的嵌入容量；以及一层3 mol% Mg掺杂的β-MnO₂/MWCNT外层。在缓冲的1 M ZnCl₂/1 M NH₄Cl中的三电极评估表明，该三层电极在5 A g^?1下提供315.3 mAh g^?1的容量，在10 A g^?1下提供201.0 Wh kg^?1的能量密度，分别比单层对照提高2.32倍和2.59倍。循环后的EDAX显示Mn保留量增加15.6倍，循环后升高的Cl信号与储层消耗一致，强有力地支持了上述结果；Trasatti分析将体相嵌入电荷的145%增加归因于MnOOH底层。EIS解析出每个电极不同的弛豫动力学（对照f₀ = 122.1 Hz，三层为97.66 Hz），与三层堆叠引入的额外储层界面一致。延长循环（150圈，20 A g^?1）表明，在初始活化之后的衰减主导区间内，三层电极保持其峰值容量的93.1%，而对照组为72.2%。这些结果确立了三层架构作为水系锌离子存储的一种可行的缓解溶解设计策略。

论文解读：用于水系锌离子电池的抗溶解三层阴极

随着可再生能源存储需求的增长，水系锌离子电池（aqueous zinc-ion