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Chem. Eur. J. :隔膜设计策略加速水系锌电池的开发2024-03-24
近日,广西大学何会兵等人综述了水系锌离子电池(ZIBs)中的隔膜设计,介绍了隔膜分类和常用隔膜的特点,总结了针对水系锌离子系统中各种问题的隔膜设计和调控策略,提出了隔膜设计的一般衡量指标,并展望了水系锌电隔膜的未来发展趋势。

 

 

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图1 ZIB问题概览,包括电解质、阴极和阳极问题。

随着对于便携性电池低成本和高安全性的方面的需求不断提升,ZIBs已被视为锂离子电池的潜在替代品,然而其体系中的固有问题,包括锌阳极枝晶生长、析氢反应(HER)和钝化层生成等降低了其稳定性,限制了实际应用。作为电池中的重要部件,隔膜的存在确保了电池的安全运行,并通过与其他部件相互作用,可以确保ZIB的长期稳定运行。为了促进水系锌电池的发展,本文综述了ZIBs中隔膜的重要作用及其最新应用进展。

首先,根据隔膜的基底进行分类,将通用的隔膜分为玻璃纤维基底,人造高分子基底,天然高分子基底,揭示了其不同孔隙结构,机械性能和电解液亲和性的来源,详述了特点与性能的关系与不同基底隔膜常见的改性方法。

随后本文介绍了隔膜对于ZIBs中各个方面问题的调控作用,包括锌阳极问题(枝晶生长、HER和钝化层生成),阴极问题(活性物质溶解和穿梭效应),电解液问题(不受约束的锌离子传输方式和富含活性水的溶剂化鞘结构),着重介绍了各种问题的机理和对应的隔膜设计策略 (图1)。

最后,作者回顾了目前ZIBs隔膜研究的发展现状,总结了隔膜设计的衡量指标、面临的挑战以及未来的发展方向,为今后通过隔膜设计得到稳定高效的ZIBs提供了有价值的参考 (图2)。

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图2 隔膜设计的未来研究重点:成本、制备复杂性、拉伸强度、厚度、可回收性、循环性能和多功能性的评估。

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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