纳米铜修饰三维锌网电极的制备及锌离子电池负极的电化学性能

摘要

设计构建了纳米铜修饰的三维锌网电极(Nano Cu@3D ZnMesh,简称3D Cu-Zn电极),并将其作为锌沉积的宿主材料用作锌离子电池的负极,获得了稳定的、具有长循环寿命的锌负极材料.3D Cu-Zn电极的三维(3D)锌网骨架和表面均匀分布的3D树枝状纳米铜可以降低局部电流密度,并为锌的沉积提供结构支撑和容纳空间.锌网表面具有的较强锌结合能力的铜和后续原位形成的铜锌合金,可以有效降低锌形核的过电势,并作为均匀分布的形核位点引导锌的均匀成核和沉积.这种3D Cu-Zn电极宿主材料表现出较低的形核过电势和界面阻抗,并在对称电池中表现出优异的循环稳定性,在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下可以稳定循环超过1100 h.3D Cu-Zn电极与MnO_(2)组装的全电池表现出更小的极化、良好的倍率性能和循环性能.