郭再萍/毛建锋Angew.：整体磷酸盐界面实现高度可逆和稳定的锌金属负极

锌金属电池（ZMBs）由于成本低且具有大规模应用的潜力，在储能方面具有实际前景。然而，Zn负极的枝晶和腐蚀问题限制了其实际应用。

在此，澳大利亚阿德莱德大学郭再萍教授、毛建锋研究员等人首次报道了一种具有3.62 D高电偶极矩的有机磷阻燃溶剂甲基膦酸二甲酯（DMMP），用于在Zn负极上生成原位整体磷酸盐SEI。研究表明，具有高极性的高偶极矩溶剂会吸引或排斥其他化合物的价电子并通过电子转移产生反应，从而实现快速的SEI形成。锂离子电池中DMMP通常用作阻燃剂，而不是用于生成SEI。

然而作者发现，对于Zn负极，DMMP的高偶极矩明显有利于磷化转化反应，可用于控制还原分解和相间化学。因此，以DMMP为溶剂的有机和混合电解液表现出两大优势：

1）DMMP主导还原，导致锌负极上的磷酸盐SEI；

2）Zn₃(PO₄)₂和ZnP₂O₆的高度整体和均匀的SEI。

当转移到纯水系电解液中时，源自DMMP溶剂的中间相表现出增强的循环稳定性。

图1. 在水系、有机和混合电解液下形成界面的物理性质

得益于这种原位整体式SEI的保护作用，采用DMMP电解液的Zn|Zn对称电池在1 mA cm^-2下表现出超过4700小时的出色长循环，而Zn|Cu不对称电池也显示出Zn²⁺电镀/剥离的高可逆性，且4000次循环后的平均CE为99.89%此外，混合DMMP-H₂O电解液中衍生的磷酸盐SEI证明了与有机DMMP电解液的一致性，突出了在水系电解液中使用的实际潜力。

这种混合电解液比水系电解液表现出更大的腐蚀电位和更低的腐蚀电流，并抑制Zn枝晶的形成及HER反应，因此对称Zn|Zn电池可循环2500小时。

同时，采用基于DMMP的混合电解液的V₂O₅|Zn全电池在5 A g^-1下4000次循环后表现出82.2% 的高容量保持率。这项工作表明，具有高偶极矩的磷酸盐溶剂可用于设计整体式SEI以提高长循环稳定性，为灵活的原位SEI设计开辟了道路。

图2. 基于混合电解液的半/全电池性能

Monolithic Phosphate Interphase for Highly Reversible and Stable Zn Metal Anode, Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202215600

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