纳米多孔锌助力二次碱性锌基电池

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解答：

1、 自从电堆问世以来，锌阳极因其价格低廉、储量大、容量高而在电池发展的长河中备受关注。

2、 目前商用的锌基电池大多作为一次碱性电池，为小型电子产品供电。因此，开发可充电碱性锌基电池具有重大的现实意义，无论是促进当前商用电池(如镍锌、锌锰电池等)的迭代。)或推广新型高能量密度锌基电池(如锌空气电池等。).

3、 对于碱性锌基电池，负极可逆循环的失效主要来源于充放电过程中Zn和ZnO之间的相变引起的钝化、形变、枝晶等。Zn和ZnO在导电性、反应性和微观结构上的差异破坏了电化学反应的均匀性和电极结构的稳定性。

4、 一些早期的成果和我们课题组前期的研究表明，通过构建连续的三维锌金属导电网络，可以有效地实现Zn和ZnO之间的稳定相变。

5、 [工作介绍]

6、 最近，香港科技大学陈清研究组等人利用电化学还原，通过界面直接自组装ZnO粉体，将其转化为双连续结构的多孔锌单体。

7、 该方法可以根据需要设计不同的表面容量，同时多孔锌单体由相同尺寸的纳米锌金属纤维和孔道组成。这种结构在稳定相变的同时能有效保持电子和离子传导网络，从而显著提高碱性电池在贫电解液、高DoD循环条件下的循环稳定性。

8、 这篇文章发表在世界级杂志《自然通讯》上。

9、 李良玉是这篇文章的第一作者。

10、 [内容表达]

11、 不同的应用场景对电池的要求是多样的，单一的技术很难满足。

12、 锌基电池作为其中之一，以其高安全性和低成本在相关应用场景中发展迅速。

13、 如何保证锌金属电极在长循环、高利用率下的结构稳定性，是实现高能量密度碱性二次锌电池的核心问题。

14、 本工作理解并设计了锌金属原子在还原过程中固液界面的自组装，形成双连续的纳米多孔结构，提高了其在实际条件下的循环稳定性和利用率，为解决锌基电池中的技术难题提供了新的研究思路。

15、 纳米多孔锌电极的设计原理。

16、 在本工作中，通过电化学还原，压实在泡沫铜集流体上的ZnO粉末直接通过类似于逾渗溶解的机理，形成了具有双连续结构的纳米多孔锌电极。

17、 该电极在碱性电池循环中能保持Zn核/ZnO壳的结构，与传统ZnO和Zn粉电极的不均匀结构变化有很大不同。

18、 纳米多孔锌电极的形貌表征。

19、 相关形貌表征表明，合成的纳米多孔锌电极是由数百根纳米级Zn金属纤维交织而成的三维导电网络结构，厚度方向孔径基本一致，结构均匀，具有典型的双连续结构。

20、 纳米多孔锌和锌粉电极的原位光学研究。

21、 利用原位光学显微镜观察了锌金属阳极在充放电过程中的整体结构演变。

22、 不同充放电阶段的结果表明，由于纳米多孔锌阳极的双连续结构，电极表面的宏观形貌没有明显变化。SEM证明，在第一次充放电循环后，电极的初始三维连续多孔结构仍然存在。

23、 相比之下，传统锌粉阳极的电化学活性较低，首次充放电过程中表面形貌变化明显，并伴有严重的副反应。

24、 纳米多孔锌和锌粉电极的原位电化学研究及图像模拟。

25、 放电过程中的原位电化学阻抗谱表明，与锌粉电极相比，纳米多孔锌电极的极化变化仍然很小

26、 结果表明，基于纳米多孔锌电极的镍锌电池具有较高的表面容量，活性物质利用率大大提高。40%DoD的循环稳定性明显提高，甚至可以达到60%DoD的长循环稳定性。

27、 图6基于不同锌金属电极的锌空气电池性能测试。

28、 同样，以钮扣电池为基础的锌空气电池在贫液条件下的测试也证明了纳米多孔锌电极的结构优越性，功率密度和循环稳定性有了很大的提高。

29、 编辑：李倩

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

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