张朝峰/张仕林AFM：多功能电解液添加剂为锌离子电池提供高稳定的界面

可用于大规模储能的水系锌离子电池（AZIB）的实用性受到与锌阳极相关的挑战的阻碍。

图1 电解液的机理示意图和物理化学特性

安徽大学张朝峰、阿德莱德大学张仕林等报道了一种低成本、多功能的电解液添加剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），以解决这些问题。

研究显示，CTAB可吸附在锌阳极表面，调节Zn²⁺的沉积方向，抑制枝晶的形成。另外，它还改变了Zn²⁺的溶剂化结构，以降低水的反应性并最大限度地减少副反应。

此外，CTAB优化了电解液的关键物理化学参数，增强了电极/电解质界面的稳定性，并促进了AZIB的可逆性。理论模拟与基于原位傅立叶变换红外光谱和原位电化学阻抗光谱相结合，进一步证实了改性的Zn²⁺配位环境和CTAB阳离子在阳极/电解质界面的吸附作用。

图2 Zn/Cu电池的可逆性研究

因此，采用这种电解液组装的对称Zn/Zn电池在2 mA cm⁻²的电流密度和容量为1 mAh cm⁻²条件下，表现出超过2000小时的稳定、长期循环，并在1 mA cm⁻¹、0.5 mAh cm^–2的1000次循环中平均锌沉积/剥离库仑效率（CE）为99.7%。

更重要的是，采用这种电解液组装的Zn-MnO₂电池在4 A g⁻¹的电流密度下表现出超过1000次循环的令人印象深刻的长寿命，突出了这些电池在AZIB中的应用潜力。

图3 Zn-MnO₂电池性能

Low-Cost Multi-Function Electrolyte Additive Enabling Highly Stable Interfacial Chemical Environment for Highly Reversible Aqueous Zinc Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308463

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