成果简介：

水系锌离子电池因其成本低、安全性高、离子电导率高、绿色环保等优点被认为是极具潜力的新型绿色储能器件，在电化学储能领域具有良好的应用价值和前景。然而，锌阳极表面的电场和浓度梯度分布不均匀使得锌离子溶解/沉积不均匀，加速锌枝晶的生长，甚至形成“死锌”或刺穿隔膜导致电池短路损坏。此外，Zn₄SO₄(OH)₆ŸxH₂O副产物和H₂的生成、锌阳极腐蚀和钝化不可避免地消耗了活性锌离子和电解液，影响了AZIBs的容量和库伦效率。

本技术通过将具有简单经济的纳米氮化硅作为锌阳极保护层进行界面改性，有效地应对了AZIBs固有的挑战。该涂层作为金属锌和电解质界面的屏障以抑制锌腐蚀和副反应的发生，同时氮位点与锌离子的强结合引导保护层下方的锌离子均匀剥离/电镀，从而实现均匀致密Zn沉积并有效抑制了枝晶的生长。在1 mA∙cm⁻²的电流密度和1 mA∙cm⁻²的面积容量下， Si₃N₄@Zn对称电池可以稳定运行1356 h；Si₃N₄@Zn电极具有高库仑效率（1 A∙g⁻¹循环700圈库仑效率为99.4%）和高可逆容量（1 A∙g⁻¹循环300圈具有150.7 mAh∙g^-1），显著提高了AZIBs的电化学性能。本技术显著改善了水系锌离子电池存在的问题。

应用范围：大型储能、动力电源等领域

合作方式：技术开发、技术服务等

知识产权：/

主要完成人：俞娟、赵俊楷