004 锌离子电池

review：Achieving better aqueous rechargeable zinc ion batteries with heterostructure electrodes

主要内容：异质结构材料可以改善锌离子电池中正极溶解，锌枝晶，钝化和缓慢动力学问题。本文主要讨论电极与集流体(ECI)和电解液(EEI)的界面优化和结构优化。

Introduction：

储能发展现状——锂电商业化进展——大规模储能锌离子电池——好处（廉价，低电压-0.76V,高容量820）——锌电组成及机理——锌电存在问题：1.由于浓度和不均匀电场促使锌枝晶生成(短路)；和锌配位的水分子容易在高压下产生氢气，造成电解质pH变化形成钝化层（低效率）；3.大量氢气生成造成电池内部压力大？——正极材料锰基钒基最多——存在问题1.缓慢动力学；2.不可逆衰减；3.副产物——EEI（加快传输，防止正极溶解，平衡表面电荷），ECI（减小电阻）和结构异质（提高性能）结改进的优势

Recent progress：

1.正极界面优化：EEI不稳定——产生的锌沉淀物对电池性能影响备受争论，改变电解质（ZHS改变pH值，增大阻抗；保护层，贡献容量）——这么好，构建它-人工界面层异质结构（AIL）——也可以活性材料结合功能性材料（rGO/惰性氧化物（(HfO2 和 In2O3）/导电聚合物（聚（3,4-亚乙基二氧噻吩和PPy）)。ECI优化——导电功能基地（不锈钢焊接网；碳布；钛金属）；活性物质结构优化（团聚)——碳材料改性（导电，大比表面，韧性，材料发挥空间大）——2D（石墨烯，三明治层状）——3D（石墨烯网，CNT）——金属有机框架（ZIF-8）——异质结引起的特殊复合效应-光照锌离子——层状MXenes异质结构——总结发展廉价功能材料和合成方法

（碳材料优势：The promising chemical/physical properties (high electrical conductivity (106 S·m−1), specific area (26,30 m2 ·g−1), Young’s modulus (0.1 TPa), and fracture strength (130 GPa)) make graphene a perfect candidate for modifying the microstructure of active materials of cathode. In addition, owing to chemical reducibility and the 2D feature of graphene, the structure of cathode can be easily transformed into nano/micro 2D and 3D heterostructure with high conductivity and large specific area.）

2.负极界面优化：EEI好处，做AIL——AIL的机制-1.离子筛选（MOFs和HsGDY，筛选大尺寸溶剂化离子，控制均匀电场）2.负极保护（氧化物，石墨）。ECI——石墨/CNT/MXenes集流体。负极材料异质结构——ZnAl合金

Conclusion

总结功能化异质结构材料对正负极的影响。正极：1.增强导电性2.导电网络增强电子传输，减小电阻3.人工界面膜保护活性物质。负极：1.诱导均匀电场，减少枝晶2.增加比表面，降低每平方厘米电流密度促进均匀锌沉积3.调节锌配位，防止析氢副反应。

展望1.降低正负极，源材料，合成方法价格。2.各种研究和实际应用相差远。3.优化方法和机理仍需进一步探讨。

11170916