四川大学卢灿辉、张伟《AFM》：一步共电泳法构建无枝晶Zn/rGO@CC复合负极用于柔性锌离子电池

具有良好柔性的水系锌离子电池（ZIBs）在便携式和可穿戴电子设备领域有着巨大的需求。然而，不受控制的锌枝晶生长会导致低库仑效率、差循环性能，从而限制其实际应用。

近日，四川大学卢灿辉教授、张伟教授提出了一种新策略，即通过一步共电泳法构建柔性无枝晶复合负极。具体而言，Zn2+离子还原成Zn纳米片的过程与氧化石墨烯的还原过程同步进行，从而在碳布（CC）基底上形成了由Zn与还原氧化石墨烯（rGO）互穿导电网络组成的复合负极（Zn/rGO@CC）。研究显示，三维rGO网络不仅可提高复合负极的导电性和润湿性，从而降低了界面电阻，而且还均匀了电场分布和Zn2+离子通量，从而有效抑制了Zn枝晶的生长。因此，正如预期的那样，Zn/rGO@CC负极在1 mA cm-2电流条件下表现出近1000小时的长周期稳定性和低电压滞后性。此外，Zn/rGO@CC复合负极还为相应的水系Zn||MnO2全电池提供了卓越的倍率性能和惊人的长期耐久性。另外，制备的准固态ZIB还展现出了梦寐以求的柔性，在未来的可穿戴和便携式电子设备中大有可为。

文章要点：

1. 这项工作通过在碳布（CC）表面同步沉积Zn和还原氧化石墨烯（rGO），开发出了一种柔性无枝晶的Zn/rGO@CC复合负极。

2. 制备的Zn复合负极具有三维rGO导电网络，不仅提高了负极的导电性和润湿性，降低了界面电阻，而且使电场分布和Zn2+离子通量均匀化，从而有效抑制了Zn树枝的生长。此外，rGO中丰富的亲锌位点也能促进锌的均匀沉积。

3. 因此，组装的Zn/rGO@CC对称电池具有低电压滞后和长周期稳定性（在1 mA cm-2下接近1000小时），远远优于Zn@CC电池（202小时）和锌箔电池（82 小时）。此外，相应的Zn||MnO2全电池也具有出色的倍率能力和卓越的长期耐久性。

4. 作为概念验证应用，作者还采用PVA/ZnCl2-MnCl2-LiCl凝胶作为电解质制备了一种准固态（QSS）ZIB。这种ZIB不仅具有出色的储能特性，还具有令人羡慕的柔性，表明它在未来的可穿戴和便携式电子设备中具有很大的应用潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202306346

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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