锌阳极的多个面配置可以改能

有时问题的解决方案就像改变组件的结构方式一样简单

研究人员提出了对锌阳极(可再生能源的一个组成部分)进行重新配置，以帮助改进电池并减少社会对化石燃料的依赖。不同配置的锌阳极具有降低成本和副反应的潜力，同时提高可充电锌金属电池 (RZMB) 的安全性，当然还可以提高其“绿色”评级。

研究结果于 1 月 29 日发表在《能源材料与设备》杂志上。

可充电锌金属电池(RZMB)是一种很有前景的能量存储设备，无论是用于可穿戴设备还是传统存储技术。传统的锌箔阳极不利于柔性和可穿戴技术的发展，而柔性和可穿戴技术是许多人生活中无处不在的技术形式。因此，必须改变和调整 RZMB 以适应新技术的出现以及改进更传统的电池存储。

该研究的作者、研究员方国兆表示：“随着RZMB的不断发展，电极材料需要多样化以适应实际应用场景。”

虽然锌阳极是一种很好的解决方案，但它们仍然受到一些副反应的阻碍。这些反应包括形成枝晶或金属的根状突出物，可能导致电池短缺、腐蚀和其他阻碍电池功能和寿命的问题。研究人员对锌阳极的不同配置进行了审查，旨在减少这些问题，同时降低成本。本次综述中提出的配置包括：3D Zn 阳极、3D 打印 Zn 阳极、印刷 Zn 阳极、压印 Zn 阳极和线性 Zn 阳极。

由于离子扩散的比表面积更大，3 维锌阳极可以帮助减少锌枝晶的形成。3D 打印这些结构可以使这些结构的生产过程具有成本效益，同时又不牺牲精度。压印锌阳极的功能可以通过利用电导率和亲水性(与水相互作用或“亲水”的能力)梯度来减少离子沉积，从而帮助减少锌离子的聚集。印刷阳极和线性阳极在柔性和可穿戴技术方面非常有效，线性阳极利用锌纤维状电池，而印刷阳极则使用自粘纸上的雕刻电极图案。然后将粘合剂涂敷到基材上，基材可以包括木材、皮肤、纸张或玻璃。

“新配置阳极的设计和优化可以显着提高RZMB的性能，包括提高能量密度、延长循环寿命、提高功率密度，从而促进下一代RZMB的商业化。”方说。

为了使其适用于一系列技术并广泛使用，需要优化设计。这将包括进一步研究各种 RZMB 如何与电解质相互作用，以确保安全性和化学稳定性。基材还需要合适：理想情况下，它们应具有足够的稳定性来承受锌剥离和电镀、保持其结构的能力、耐腐蚀性和良好的锌吸引力(亲锌性)，以实现适当和均匀的锌离子沉积。

此外，可能需要研究新的电解质以配合不同的锌阳极配置。通过优化电解质和锌阳极，可以提高离子传输速率，从而提高电池的整体功能。

中南大学材料科学与工程系的张亚觉、李明珠、梁树万和方国兆为这项研究做出了贡献。

国家自然科学基金委和中南大学创新驱动研究计划的资助使这项研究成为可能。

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