清华杨诚AFM: 阳离子配位调节提高水系锌离子电池的可逆性

水系锌离子电池正成为一种极有应用前景的大规模储能技术，而锌负极的短寿命和不良可逆性限制了它们的进一步发展。在试图提高可逆性时，大多数报道的方法涉及有毒和污染物质并降低水含量，这不可避免地降低了安全性、倍率性能和环境友好特性。

在此，清华大学深圳研究生院杨诚等人设计了一种配位调节的电解质工程策略，以在稀水性电解质中实现可逆的锌电镀/剥离。

一系列低成本的“绿色”分子被引入水性（ZnCl₂、ZnSO₄）电解质中，这些分子具有阳离子配位能力，可以显著抑制Zn²⁺的水化过程并通过调节Zn²⁺在水性电解质中的配位状态来延迟关键副产物(Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O, 3Zn(OH)₃·ZnSO₄·5H₂O)的形成。

图1. 在3-1 0.5 M三乙胺盐酸盐电解中对称Zn||Zn电池的电化学性能

在优化的电解质体系中，高度可逆的锌金属负极表现出优异的电化学性能，在1 mA cm^-2下具有超过1185小时的长寿命和平滑的沉积形态。

此外，基于电解质的Zn-MnO₂电池在200次循环后可提供82.9%的高容量保持率。这些突破表明该方法为开发未来用于大规模储能的先进多价金属电池提供了一个通用策略。

图2. ZnSO₄基电解质系统的研究

Cations Coordination-Regulated Reversibility Enhancement for Aqueous Zn-Ion Battery, Advanced Functional Materials. 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105736

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202105736

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