理化所闻利平/河大赵勇JACS：阴离子浓度梯度辅助SEI实现80 mA/cm2下稳定的锌沉积！

金属负极（锂、钠、锌）的库仑效率（CE）和循环寿命在可充金属电池中受到枝晶生长和副反应的限制。

中国科学院理化技术研究所闻利平、河南大学赵勇等提出了一个在金属负极上构建具有超高离子电导率的阴离子浓度梯度（ACG）辅助固体电解质界面（SEI）的概念。

图1. 具有不同SEI的Zn金属负极的演化示意

具体而言，通过磺酸聚合物和锌金属的原位化学反应来制备阴离子浓度梯度辅助的SEI层。研究显示，与磺酸盐均匀分布的SEI层相比，ACG-SEI层在SEI和Zn金属的界面上具有丰富的Zn²⁺物种，这会加速Zn²⁺通过电解质向金属的传输。同时，由于静电屏蔽作用，电解质的阴离子很难穿透ACG-SEI层，显示出对副反应的有效抑制。

图2. 采用不同SEI的Zn金属负极的表征

因此，ACG-SEI层保护的锌金属（ACG-SEI/Zn）在20 mA cm^-2的高电流密度和5 mAh cm^-2的容量下，可提供超过2000小时的连续无枝晶沉积/剥离的超长循环寿命，以及在80 mA cm^-2的超高电流密度和30 mAh cm^-2的大容量下，提供超过800小时的长循环寿命。

此外，ACG-SEI层保护的Zn负极使Zn/Cu电池，在超过2000次的循环中实现了99.8%的高平均CE，并实现了无树枝状积聚。ACG-SEI/Zn负极的应用被成功地展示在水系二氧化锰电池（Zn/ MnO₂）和Zn-活性碳（Zn/AC）混合超级电容器（ZHSs）中，并且循环寿命得到了提升。

图3. 采用不同SEI的Zn金属负极的半电池性能

Anion Concentration Gradient-Assisted Construction of a Solid–Electrolyte Interphase for a Stable Zinc Metal Anode at High Rates. Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c01815

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理化所闻利平/河大赵勇JACS：阴离子浓度梯度辅助SEI实现80 mA/cm2下稳定的锌沉积！

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