孙靖宇|苏大孙靖宇课题组：原位生长垂直石墨烯制备Janus膜用于水系锌金属负极储能体( 二 )
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图3: 有限元模拟及DFT结合能计算
最后 ， 将普通隔膜和Janus隔膜应用到AC//Zn混合电容器和V2O5//Zn全电池中 ， 进行了电化学性能测试 ， 对倍率、阻抗、循环性能进行了表征比较 ， 可以看到Janus隔膜在两种储能体系中都具有更优异的倍率性能 ， 更小的阻抗 ， 以及更好的循环稳定性 。 同时利用Janus隔膜组装的柔性器件和软包电池 ， 进行了弯折测试和实际应用场景的展示(图4) 。
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【孙靖宇|苏大孙靖宇课题组：原位生长垂直石墨烯制备Janus膜用于水系锌金属负极储能体】
图4: AC//Zn混合电容器和V2O5//Zn电池电化学性能测试
亮点与展望：1）利用前期基础 ， 通过CVD方法对非活性组分隔膜进行可控直接石墨烯的修饰 ， 可视作负极的三维延伸；2）与传统的涂敷锌保护方法相比 ， 原位生长垂直石墨烯几乎不增加质量和体积 ， 对器件的能量密度影响较小；3）通过简单的室温空气plasma处理实现了O、N掺杂 ， 提高了电解液浸润性和亲锌结合能；4）对电流密度、电场分布、亲锌结合能进行了清晰的理论分析和实验验证 。
本工作通过直接化学气相沉积技术及plasma处理合成了石墨烯修饰的Janus隔膜 ， 通过对电池非活性组分的结构修饰实现了锌金属负极循环稳定性的提升 ， 进而构建了具有优异电化学性能的柔性水系锌离子电池 ， 为未来高性能、低成本的锌离子电池的应用带来了广阔前景 。
来源：苏州大学能源学院
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202003425
