王成新/杨功政AEM：电解质添加剂的界面调节促进高放电深度下稳定的（002）织构锌负极

水性锌离子电池已被确定为电网储能的可行选择。然而，在高锌使用率下，它们的实际应用受到限制。提高高放电深度（DOD）下循环稳定性的合适策略是通过实现（002）织构化Zn镀层来抑制枝晶生长和副反应。

在此，中山大学王成新&杨功政教授团队引入了一种新型的电解质添加剂3-巯基-1-丙磺酸钠（MPS）来调节锌/电解质的界面结构。

具体而言，MPS阴离子可以在负极表面形成吸附层，通过第一性原理计算发现，该吸附层可诱导Zn在（002）方向上沉积。因此，该种改性的界面有效地抑制了枝晶生长和副反应，使Zn||Zn对称电池具有显著提高的循环寿命，在50%的高DOD下超过800小时，在1.0 mA cm⁻²/1.0 mAh cm⁻²下超过4500小时。

此外，V₂O₅·H₂O或聚苯胺正极的全电池的容量稳定性显著提高。Zn||V₂O₅·H₂O软包全电池在250次循环后显示出42mAh的高容量和86.6%的良好容量保持率，突出了实际应用的巨大潜力。

图1. MPS 添加剂抑制锌枝晶生长的内在机制

总之，该工作揭示了一种创新的电解质工程策略，旨在有效提高锌离子水系电池中锌负极的循环性能。作者选择了 3-巯基-1-丙磺酸钠作为一般 ZnSO4 电解液中的新型添加剂，以调节锌负极的界面结构，实现锌在 (002) 方向的优先沉积，降低锌离子沉积的能量势垒，从而同时解决枝晶生长和副产物形成的严峻挑战。并且通过原位光学显微镜、DFT 计算和其他实验阐明，负极表面的 MPS 吸附层赋予了锌的水平生长和副反应抑制能力。

因此，Zn|||Zn 对称电池在 1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2 的条件下实现了超过 4500 小时的超长循环寿命，在 50%的高 DOD 条件下实现了超过 800 小时的超长循环寿命，这在已报道的研究中处于领先地位。此外，MPS 添加剂还为全电池的高容量保持铺平了道路。软包 Zn||VOH 全电池显示出约 40 mAh 的高容量和出色的循环稳定性。总之，该工作为推动锌离子水系电池的实际开发提供了一种实用、高效的解决方案。

图2. Zn||VOH和Zn||PANI全电池的电化学性能

Interfacial Regulation via Anionic Surfactant Electrolyte Additive Promotes Stable (002)-Textured Zinc Anodes at High Depth of Discharge, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301999

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王成新/杨功政AEM：电解质添加剂的界面调节促进高放电深度下稳定的（002）织构锌负极

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