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当前,由于环境污染和能源危机的问题,发展先进的储能技术备受关注。由于具有安全性高、成本低廉、资源丰富和环境友好等优点,水系锌电池被认为是下一代储能系统的潜在选择之一。然而,目前仍有一些关键问题限制了水系锌电池的发展。在锌负极方面,由非均匀的锌沉积形成的锌枝晶可以穿透隔膜并导致电池的短路;在正极方面,水系锌电池的一些正极材料受到“穿梭效应”的影响,其在很大程度上影响了电池的性能。因此,对于具有高稳定性的水系锌电池,调节阳离子和阴离子的传输十分重要。隔膜是电池中不可或缺的组成部分和离子传输的路径,设计和构筑功能性隔膜是调控电池离子传输的有效策略。

近日,南京工程学院的郝振东博士、戴玉明副教授和齐鲁工业大学(山东省科学院)的徐小龙副教授等研究人员总结了功能性隔膜解决水系锌电池挑战的策略。在负极方面,功能性隔膜的作用可分为促进均匀的锌离子流,调节锌离子的结晶取向和提升锌离子迁移数等;在正极方面,功能性隔膜的作用可分为抑制带负电产物的扩散和防止活性物质的损耗等。此外,该综述还对水系锌电池中隔膜的发展进行了展望。该综述以“Strategies for addressing the challenges of aqueous zinc batteries enabled by functional separators”为题发表在《Journal of Materials Chemistry A》期刊上(影响因子:14.511),并被选为期刊封面论文(Front cover)。

图1(a)水系锌电池的典型组成;(b)水系锌电池面临的主要挑战。

图2通过功能性隔膜解决水系锌电池中锌负极挑战的策略。

图3水系锌电池中隔膜发展的展望。

作者介绍

作者信息:论文第一作者

郝振东博士

郝振东博士毕业于北京工业大学,现为南京工程学院材料科学与工程学院讲师。主要研究领域包括二次电池隔膜材料和纳米多孔材料等。以第一作者在Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、Materials Horizons、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials & Interfaces和Nanoscale等期刊发表论文10余篇。

作者信息:论文通讯作者

戴玉明副教授

戴玉明,工学博士,现为南京工程学院副教授、硕士生导师。江苏省“六大人才高峰”高层次人才。中国体视学学会金相与显微分析分会委员、江苏省材料学会会员。主要研究领域包括电化学储能及催化材料和高性能金属结构材料与应用技术等。在国内外期刊上发表SCI学术论文30余篇(其中第一/通讯作者16篇,总被引300余次),授权发明专利10余件(其中第一发明人5件,转化2件)。获江苏省教学成果一等奖、江苏省科学技术三等奖等多项教学科研奖励。

作者信息:论文通讯作者

徐小龙副教授

徐小龙:齐鲁工业大学(山东省科学院)材料科学与工程学部副教授。主要研究领域:复合固态电解质材料、金属有机框架材料、电催化材料以及商业化磷酸铁锂正极材料与废旧锂离子电池回收处理等。在Materials Horizons、Nano-Micro Letters、Chemical Engineering Journal、Journal of Cleaner Production、Journal of Energy Chemistry等国际期刊发表论文40余篇,H因子为17;授权国家专利7项。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。欢迎转载请联系,未经许可谢绝转载至其他网站。

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