在2025年的葡萄糖酸鋅片市場(chǎng)中，隨著對(duì)高效、穩(wěn)定鋅離子電池需求的增加，葡萄糖酸鋅作為一種新型電解液添加劑，受到了廣泛關(guān)注。葡萄糖酸鋅(ZG)不僅能夠有效抑制鋅負(fù)極的枝晶生長(zhǎng)和化學(xué)腐蝕，還能顯著提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和庫(kù)侖效率。本文通過實(shí)驗(yàn)研究，探討了葡萄糖酸鋅添加劑在水系鋅離子電池中的應(yīng)用效果，為鋅離子電池的商業(yè)化提供了重要的技術(shù)支持。

  一、葡萄糖酸鋅片的市場(chǎng)背景與研究意義

  《2025-2030年中國(guó)葡萄糖酸鋅片行業(yè)市場(chǎng)供需及重點(diǎn)企業(yè)投資評(píng)估研究分析報(bào)告》隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，開發(fā)高效、安全、低成本的儲(chǔ)能技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。水系鋅離子電池(AZIBs)因其低成本、高安全性和良好的倍率性能，被視為下一代儲(chǔ)能電池的有力候選。然而，鋅負(fù)極在循環(huán)過程中易產(chǎn)生枝晶和副反應(yīng)，導(dǎo)致電池庫(kù)侖效率低、循環(huán)性能差，限制了其商業(yè)化進(jìn)程。因此，開發(fā)有效的鋅負(fù)極改性策略，提升其性能和穩(wěn)定性，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

  二、葡萄糖酸鋅片的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與測(cè)試

  (一)實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

  葡萄糖酸鋅片市場(chǎng)性能分析支出在實(shí)驗(yàn)中使用的主要儀器包括真空干燥箱、電子分析天平、恒溫磁力攪拌器、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、LAND電池測(cè)試儀和電化學(xué)工作站等。試劑包括五氧化二釩(V2O5)、七水合硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)、聚偏二氟乙烯溶液(PVDF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等，均為分析純。實(shí)驗(yàn)材料還包括科琴黑、不銹鋼箔集流體、鋅箔、Whatman GF/A玻璃纖維膜和扣式2032電池殼。

  (二)電解液配置與正極制備

  空白電解質(zhì)為2mol/L ZnSO4(ZSO)水溶液。通過將不同濃度的葡萄糖酸鋅(ZG)分散在空白ZSO溶液中，形成均勻分散的ZSO-ZG電解液。具體步驟為：稱取14.3775g ZnSO4·7H2O，分別添加5、12.5和25mg ZG，用蒸餾水定容至25mL，充分超聲溶解，最終得到ZG質(zhì)量濃度為0.2、0.5和1.0mg/mL的ZSO-ZG電解液。

  正極制備采用V2O5、C、PVDF和NMP制備活性漿料。將質(zhì)量比為70% V2O5和20%科琴黑放入瑪瑙研缽中充分研磨30分鐘，加入質(zhì)量濃度為10%的PVDF溶液混合均勻，再加入NMP，放置于磁力攪拌器上攪拌12小時(shí)。將混合均勻的漿料涂覆在不銹鋼箔集流體上，放入真空干燥箱中，在真空60°C的環(huán)境下干燥12小時(shí)，裁片得到V2O5正極。

  (三)材料表征與電化學(xué)測(cè)試

  所有樣品的XRD測(cè)試在島津6100 X-射線衍射儀上進(jìn)行，采用銅Kα靶，測(cè)試角度為10°~80°，掃描速度為8°/min，管電壓為40kV，管電流為30mA。樣品表面形貌采用SU 1510掃描電子顯微鏡進(jìn)行表征，掃描電壓為20kV。

  電化學(xué)測(cè)試包括Tafel曲線測(cè)試、電化學(xué)阻抗譜(EIS)測(cè)試、循環(huán)伏安法(CV)測(cè)試和鋅沉積曲線測(cè)試。Tafel曲線測(cè)試在CHI660e電化學(xué)工作站上進(jìn)行，測(cè)試電壓為-0.3~0.3V，掃描速率為1.0mV/s。EIS測(cè)試采用CHI660E電化學(xué)工作站，測(cè)試頻率為0.01Hz~100kHz。CV測(cè)試在CHI660E電化學(xué)工作站上進(jìn)行，掃描速率為0.05mV/s，測(cè)試電壓為1.0~2V。鋅沉積曲線測(cè)試在LAND電池設(shè)備上進(jìn)行，充放電流密度為1mA/cm2。

  三、葡萄糖酸鋅片的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

  (一)XRD分析

  鋅負(fù)極在空白ZSO電解液和含ZG電解液中循環(huán)3圈后的XRD圖譜顯示，空白電解液中的鋅負(fù)極XRD譜圖中存在明顯的Zn4SO4(OH)6特征衍射峰，表明其表面已生成大量的Zn4SO4(OH)6。而在含ZG的電解液中循環(huán)的鋅負(fù)極，幾乎觀察不到Zn4SO4(OH)6特征衍射峰。這表明含ZG添加劑的電解液能有效抑制鋅負(fù)極的化學(xué)腐蝕和副反應(yīng)發(fā)生。

  (二)鋅負(fù)極表面形貌分析

  通過SEM對(duì)鋅負(fù)極表面形貌進(jìn)行表征，結(jié)果顯示在空白ZSO電解液中，鋅負(fù)極表面有突出的枝晶和團(tuán)聚顆粒，而在含ZG的電解液中，鋅負(fù)極表面無(wú)明顯變化，且形成了光滑致密的電鍍層。這表明ZG的添加能夠有效調(diào)節(jié)Zn2?的均勻沉積，抑制鋅枝晶生長(zhǎng)。

  (三)電化學(xué)性質(zhì)表征

  Tafel曲線測(cè)試表明，引入ZG后，腐蝕電流密度從0.6995mA/cm2(空白ZSO)下降至0.2877mA/cm2(ZSO-ZG-0.5)，然后略微增加至0.3753mA/cm2(ZSO-ZG-1.0)。這表明含ZG添加劑的電解液能有效抑制鋅負(fù)極的腐蝕和枝晶生長(zhǎng)。

  EIS測(cè)試顯示，含有ZG添加劑的電解液，其界面電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)高于空白ZSO電解液，隨著電解液中ZG濃度的增加，Rct相應(yīng)增大。這表明ZG具有絕緣特性，能夠有效調(diào)節(jié)Zn2?的均勻沉積。

  (四)鋅沉積曲線與電化學(xué)性能測(cè)試

  鋅沉積曲線測(cè)試表明，基于ZG電解液的鋅負(fù)極在1mA/cm2電流密度下，金屬鋅的成核過電位為40mV，低于空白ZSO電解液的51mV。這表明ZG的存在降低了金屬鋅的成核勢(shì)壘，能夠有效誘導(dǎo)Zn2?均勻沉積。

  Zn||Zn對(duì)稱電池的循環(huán)穩(wěn)定性能測(cè)試顯示，Zn||Zn對(duì)稱電池在ZSO-ZG-0.5電解液中循環(huán)性能最好，循環(huán)壽命可達(dá)600小時(shí)。而在空白ZSO電解液中，僅循環(huán)70小時(shí)就失效。這表明ZG添加劑顯著提高了鋅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性。

  四、葡萄糖酸鋅片的市場(chǎng)應(yīng)用前景與總結(jié)

  通過實(shí)驗(yàn)研究，本文證明了葡萄糖酸鋅作為一種新型電解液添加劑，能夠顯著提升鋅負(fù)極的性能和穩(wěn)定性。在含ZG添加劑的電解液中，鋅負(fù)極在1mA/cm2的電流密度下能夠穩(wěn)定循環(huán)600周，Zn||V2O5全電池在1A/g的電流密度下循環(huán)500周后，可逆比容量高達(dá)81.8mAh/g。這種電解液添加劑為水系鋅離子電池的大規(guī)模穩(wěn)定應(yīng)用提供了一種成本低廉且簡(jiǎn)單有效的鋅負(fù)極改性策略。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，葡萄糖酸鋅片有望在儲(chǔ)能市場(chǎng)中發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)鋅離子電池技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。

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