纳米能源所蒲雄/胡卫国AFM：离子载体添加剂抑制锌电池中的析氢并促进均匀沉积

不受控制的锌枝晶和不良的副反应（如锌自腐蚀和析氢反应）仍然是进一步开发水系锌电池（AZBs）的主要挑战。

图1 溶剂化结构及沉积行为的示意图

中国科学院北京纳米能源与系统研究所蒲雄、胡卫国等将大环内酯类抗生素添加到水系电解液中，作为离子载体来调节Zn²⁺的溶剂化结构、调节锌电沉积和抑制不良寄生反应。阿奇霉素（Azi）是一种代表性的大环内酯类抗生素，它能与锌离子发生双齿配位，并将溶剂化结构重塑为[ZnAzi(H₂O)₄]²⁺。得益于此，锌负极一侧的自腐蚀和析氢反应被显著抑制，在线产氢监测定量证明了这一点。此外，Azi对致密和均匀锌电沉积的促进作用也得到了证实。

图2 抑制自腐蚀、HER并促进均匀的Zn沉积

在电解液中加入0.1 m Azi后，Zn-Zn对称电池在10 mA cm^-2的电流密度和10 mAh cm^-2的面积容量条件下，达到了10 Ah cm^-2的高累积容量。此外，添加Azi添加剂的Zn-V₂O₅全电池还能稳定运行500次循环，容量保持率高达83.5%。更重要的是，相应的 Zn-V₂O₅软包电池可稳定循环100次，且电池不会产气。最后，另一种电解质添加剂（罗红霉素；Rox）的性能证明了大环内酯类抗生素作为AZB中离子载体的普遍性。

图3 Zn-V₂O₅全电池的性能

Zn Ionophores to Suppress Hydrogen Evolution and Promote Uniform Zn Deposition in Aqueous Zn Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307595

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纳米能源所蒲雄/胡卫国AFM：离子载体添加剂抑制锌电池中的析氢并促进均匀沉积

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