近日，我校2022级硕士研究生王玲美以第一作者身份在学术期刊《Journal of Energy Chemistry》上发表题为“Harnessing eco-friendly additives to manipulate zinc-ion solvation structures towards stable zinc metal batteries”的学术论文。
本研究提出了一种创新的绿色溶剂γ-戊内酯(γ-V)作为ZnSO4电解质的添加剂, 旨在提高水系锌离子电池的性能。研究人员通过一系列实验和理论分析, 深入探讨了γ-V添加剂对锌离子电池性能的影响机制。通过核磁共振(NMR)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和分子动力学(MD)模拟等先进表征技术, 阐明了γ-V对Zn2+溶剂化结构的影响。结果表明γ-V分子可以重构Zn2+周围的溶剂化环境, 降低Zn2+的去溶剂化能, 并促进Zn2+的传输动力学。实验和理论计算证实γ-V分子能够吸附在锌金属表面, 有效调节Zn2+的成核和扩散行为, 促进锌沿(002)晶面生长, 从而抑制枝晶形成和副反应。研究还发现γ-V添加剂能有效缓解锌离子电池的自放电现象。
本研究通过使用绿色添加剂调节电解质, 为开发具有优异安全性的水系锌离子电池提供了新策略。不仅提高了电池的性能和稳定性，还为发展可持续的能源存储技术提供了新的思路。本研究工作同时得到国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金项目的资助。
山东理工大学材料科学与工程学院为本文第一通讯单位。我校李超副教授、孙武珠副教授，江苏大学孙中体教授，苏州大学孙靖宇教授为论文的共同通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.06.029
