水系锌离子电池具有成本低、安全性高和环境友好等优点,在大规模储能技术领域中具有重要应用前景。然而,在水系锌离子电池中,正极侧基于嵌入/脱出机制的正极材料与高电荷密度的锌离子之间存在selleck NN2211强静电相互作用,导致锌离子扩散动力学缓慢和正极材料结构坍塌。基于转化机制的碘正极具有良好的反应动力学,但碘的“穿梭效应”严重阻碍了其实际应用。在负极侧,锌离子浓度梯度以及尖端效应的存在不可避免会产生枝晶并引起短路。此外,水系锌离子电池中固态电解质中间相的缺失使得锌负极持续不断地发生析氢、腐蚀和钝化等副反应。针对上述selleck激酶抑制剂问题,本论文主要围绕水系锌离子电池电极材料开发及电解液添加剂展开,主要研究内容如下:(1)以导电聚合物聚苯胺作为碘的宿主材料,通过导电聚苯胺与多碘化物之间的静电相互作用抑制其穿梭效应。在氧化还原过程中,多碘化物以I-、I3-或I5-的形式被掺杂在聚苯胺骨架中,避免了多碘化物的溶解。此外,多碘化物掺杂也保持了聚苯胺的电导率,提高了电极反应动力学。以碘掺聚苯胺复合材料为正极的水系锌离子电池在1.5 A g-1的电流密度下循环700次后,仍有160 mAh g-1的可逆比容量和79%的容量保持率。(2)利用烟酰胺作为电解液添加剂调控锌离子沉积。吸附在锌片表面的烟酰胺能阻碍锌离子的二维扩散,提高成核过电位,细化晶核尺寸,调控锌离子均匀沉积。此外,烟酰胺的吸附优先于水分子,因而可以抑制由水诱导的副反应。在0.1 wt%浓度烟酰胺添加剂作用下,对称电池在电流密度为5 mA cm-2和面容量为5 mAh cm-2测试条件下循环寿blood biomarker命延长至200小时。(3)通过原位构建聚丙烯酰胺保护层调控锌离子沉积。在锌离子催化下,吸附在锌片表面的丙烯酰胺原位聚合成聚丙烯酰胺膜。和传统的旋涂法相比,原位聚合形成的聚合物层更均匀且和基底结合更紧密。同时,聚丙烯酰胺中的羰基能与锌离子配位,限制锌离子的二维扩散,提高成核过电位从而调控锌离子均匀沉积。在5 wt%丙烯酰胺添加剂作用下,对称电池在电流密度为2 mA cm-2和面容量为4 mAh cm-2条件下能稳定循环380小时。(4)通过可控电化学沉积构筑人工固态电解质中间相调控锌离子沉积。多孔且绝缘的ZIF-8是一种理想的人工固态电解质中间相材料。在锌片表面构建连续且致密的ZIF-8层,一方面可以调控锌离子实现底层沉积,抑制枝晶生长,另一方面可以作为物理屏障抑制副反应。在连续且致密的ZIF-8保护层作用下,对称电池在电流密度为10 mA cm-2和面容量为1 mAh cm-2的条件下实现了超过5000次的稳定循环。(5)以9,10-蒽醌替代金属锌作为负极,构建“摇椅式”水系锌离子电池。蒽醌的嵌锌电位约为0.45Vvs.Zn2+/Zn,高于锌离子沉积电位,因而可以完全解决锌负极枝晶及副反应的问题。以蒽醌为负极的全电池经过500次循环后,仍有189.5 mAh g-1的高比容量和94.4%的容量保持率。