氮化铌改性隔膜

无枝晶锌循环约 3000 小时

采用功函数化学策略的隔膜使锌离子通量均匀化，并促进(002)晶面择优取向，实现水平方向无枝晶沉积。

Hu Qiang · Hu, Jisong · Fei, Ma · Yunbo, Liu · Lincai, Xu · Li, Lei · 张松涛 · 刘兴泉 · Zhao, Jingxin · Pang Huan

Energy and Environmental Sciences 2024

参数信息

锌可逆循环寿命

~3000 h

全电池循环后容量保持率

85.3 %

技术优势

寿命突破3000小时

氮化铌改性隔膜通过调控功函数重新分布Zn²⁺通量，抑制枝晶和副反应，使对称电池在严苛条件下稳定循环约3000小时。

自发排斥有害离子

低功函数的氮化物与硫酸根离子产生静电排斥，阻止其靠近电极表面，从而减少腐蚀和析氢副反应。

水平方向无枝晶生长

改性隔膜促使锌沿(002)晶面择优取向水平生长，避免垂直枝晶刺穿隔膜导致短路。

应用场景

• 水系锌金属电池：将改性隔膜用作锌负极保护层，直接适配水系锌金属电池，解决枝晶和副反应导致的循环寿命短问题。
• 锌金属负极保护：以具有功函数化学活性的隔膜替代常规隔膜，在锌金属负极上实现均匀离子通量与水平沉积，抑制枝晶生长。
• 大规模静态储能：基于锌金属电池的低成本本征安全性，长循环隔膜使大规模储能系统免于频繁维护，降低全生命周期成本。
• 低成本储能器件：采用磁控溅射在商用玻璃纤维上制备氮化铌层，工艺简单、材料廉价，有助于降低储能器件的制造成本。