Revealing the effect of polyethylenimine on zinc metal anodes in alkaline electrolyte solution for zinc–air batteries: mechanism studies of dendrite suppression and corrosion inhibition
揭示聚乙烯亞胺對鋅-空氣電池鹼性電解液中鋅金屬負極之影響：枝晶抑制及腐蝕抑制機制研究
M.-H. Lin*, C.-J. Huang, P.-H. Cheng, J.-H. Cheng, and C.-C. Wang
2021/09/01
鋅電池由於其低成本與高能量密度之優良特性，故具有作為未來主要儲能裝置的潛力。國防大學理工學院化學及材料工程學系林明憲教授與本中心王俊杰博士合作，首次利用穿透式X光顯微鏡(TXM)，探討了聚乙烯亞胺(PEI)添加劑對於鹼性電解液中鋅負極的枝晶與腐蝕抑制的影響。由臨場TXM圖像顯示，鋅負極表面沉積的鋅核形態主導了鋅沉積結構物的成長演化；隨著PEI濃度的增加，鋅沉積-成長行為隨之改變，所沉積的鋅核形態由尖銳的樹突狀結構轉為緻密且平緩的薄膜結構，有效抑制鋅枝晶的形成。而在高濃度PEI的電解液中，也觀測到鋅負極表面析氫反應的增強，推測為電極表面吸附之PEI分子裂解所致。研究中也證實PEI添加劑可有效抑制鋅金屬負極的自腐蝕衰變，當電解液中PEI濃度達到50 ppm時，其鋅負極腐蝕抑制效率可達52.2 %，表面粗糙度明顯降低。此外，透過自組裝鋅-空氣全電池循環測試，電解液含PEI的電池模組於電流密度為5 mA/cm2與1 mA/cm2的狀況下，表現出優異的循環穩定性，電壓極化明顯降低。此研究清楚揭示PEI添加劑在可充電鋅-空氣電池中對穩定鋅沉積反應及鋅腐蝕抑制的機制行為，也證實其應用價值。本研究使用TLS BL01B1光束線。
研究動態
