武培怡/焦玉聪Small：实现水系锌电池无枝晶和副反应的电解液添加剂

水系锌离子电池由于安全性高、成本低，在下一代可穿戴电池方面具有巨大的潜力。然而，不可控的枝晶生长和可忽略的零下温度性能阻碍了其实际应用。

在此，东华大学武培怡教授、焦玉聪研究员等人将二甲基亚砜（DMSO）作为添加剂加入ZnSO₄电解液中形成2 M ZnSO₄/H₂O-DMSO 混合电解液，其具有以下优点：

1) 对Zn²⁺具有更高的结合能，调节Zn离子溶剂化结构以避免副反应和枝晶；

2) 为Zn (002) 面提供更高的吸附能，这将引导Zn沉积形成Zn (002) 织构，而不会形成枝晶。

3) 由于DMSO和H₂O之间的氢键，在零度以下时电解液的凝固点降低，游离H₂O分子减少，进一步减轻副反应。

图1. Zn²⁺溶剂化结构以及不同电解液中的成核和沉积行为

因此，对称Zn/Zn电池可以在20°C下保持超过2100小时的稳定循环，在-20°C 下循环1200小时以上，而不会形成枝晶和副产物。

此外，Zn/MnO₂电池在20°C 下可稳定运行3000次以上，在-20°C 下可稳定运行300次以上。这项工作为设计各种温度下的高性能和无枝晶的水系锌离子电池提供了一种简便可行的策略。

图2. Zn/MnO₂全电池的电化学性能

Immunizing Aqueous Zn Batteries against Dendrite Formation and Side Reactions at Various Temperatures via Electrolyte Additives, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103195

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武培怡/焦玉聪Small：实现水系锌电池无枝晶和副反应的电解液添加剂

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