叶志镇/黄靖云/王勇EnSM：牛磺酸介导的动态桥接策略实现高稳定锌金属负极

图1 电解液设计

枝晶生长和寄生反应是锌金属负极的重要问题。浙江大学叶志镇、黄靖云、王勇等首次提出了一种在改性的Zn²⁺溶剂化鞘和改良的表面内亥姆霍兹平面（IHP）吸附之间进行动态桥接的策略，来提高锌负极的可逆性。

为此，这项工作引入了一种β-氨基酸链添加剂–牛磺酸（TA）作为媒介。由于-NH₂基团(-NH₃)的质子化和-SO₃H基团(-SO₃)的去质子化，TA分子在水溶液中以两亲性存在，相互之间存在盐桥作用。

CV测试的峰形保持不变，表明TA不易被还原，这是由于电正性的-NH₃⁺基团和电负性的-SO₃^–基团被两个碳原子隔开的缘故。TA的-NH₃和-SO₃基团分别与Zn负极和Zn²⁺具有很高的亲和力，可以同时调节溶剂化鞘和IHP吸附，从而抑制析氢反应。

图2 半电池性能

通过-SO₃和-NH₃之间的盐桥作用，通道可以诱导含TA的溶剂化Zn²⁺优先迁移和沉积，形成（002）纹理，而剩余的TA则吸附在表面形成新的通道。吸附在IHP中的TA由于静电排斥作用而被洗脱，并与剥离的Zn²⁺重组为溶剂化的分子。

动态转换过程仅使用微量的TA介质就能显著提高Zn沉积/剥离稳定性（超过4000小时），并在2400次循环中将平均库仑效率（CE）提高到99.9%。

此外，在每个试验条件下都能实现低极化电压诱导均匀成核。总体而言，这项工作为实现高性能水系锌金属电池（AZMBs）的电解液工程提供了新的见解。

图3 Zn||α-MnO₂全电池性能

Taurine-Mediated Dynamic Bridging Strategy for Highly Stable Zn Metal Anode. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102882

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