BIS-TRIS助力锌离子电池：打造更稳定、更持久的储能未来
发布时间：
2025-01-07
在各种新型电池体系中，水系锌离子电池凭借其高安全性、低成本和高理论容量（820 mAh g-1或5855 mAh cm-3）受到了科研工作者们的广泛关注，然而锌金属在电解液中的腐蚀问题仍限制着电池的发展，新型电解液添加剂BIS-TRIS的出现，有望与Zn2+发生相互作用进而改变其溶剂化结构，实现高度可逆的锌负极，以下是详细分析。
一、化学结构与作用机制
BIS-TRIS富含羟基官能团。这些官能团能够与锌离子（Zn^2+）发生相互作用，进而改变锌离子的溶剂化结构。具体来说，BIS-TRIS通过部分取代溶剂化结构中的水分子，调控了金属负极表面的水含量，这对增强锌金属的电化学/化学稳定性起到了重要作用。
二、抑制枝晶生长
提高形核势垒：当溶液中锌离子与羟基进行配位时，形成的锌-络合物具有较大的位阻，这提高了其形核势垒。这一效应降低了锌离子的沉积动力学，从而减缓了沉积过程中的浓差极化现象。
均匀沉积：受限的二维扩散防止了锌离子在有利形核位点的过度聚集，这大大抑制了循环过程中枝晶的生长，使锌离子均匀沉积。
三、实验验证与性能提升
循环稳定性：在实验中，含有BIS-TRIS的电解液表现出了优异的循环稳定性。例如，在1 mA cm-2/1 mAh cm-2的循环条件下，对称电池的循环寿命可达1200小时以上，显著优于未添加BIS-TRIS的电解液。
库伦效率：BIS-TRIS的添加还提高了锌沉积/剥离过程的库伦效率，达到了98.5%，这有助于延长电池的使用寿命。
全电池性能：当BIS-TRIS电解液与MnO2正极搭配组装成全电池时，在500 mA g^-1的条件下循环600圈后，电池仍能保持很大的容量。
BIS-TRIS
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