​浙大陆俊AEM：界面双配位效应引导可逆锌金属阳极的均匀电沉积

锌金属阳极的长期可逆沉积/剥离是水系锌离子电池（ZIB）的关键。然而，阳极/电解质界面不受控制的电沉积和发生的副反应限制了这一研究。

图1. 材料表征

浙江大学陆俊等在金属配位化学的指导下，提出将含有大量亲锌基团的有机化合物-二苯胺磺酸钠（DASS）作为一种电解液添加剂，以引导稳定的可逆锌沉积。光谱表征和计算表明，锌阳极电化学性能的提高应归因于DASS分子与锌表面的化学吸附，而不是DASS对锌离子溶剂化结构的调节，因为DASS分子中含有许多具有孤对电子的氮（N）原子和硫（S）原子，可使Zn原子与DASS之间产生强烈的配位效应（Zn─N，Zn─S），并在Zn表面原位形成DASS吸附层。

这种DASS层能有效抑制Zn²⁺的二维扩散，促进Zn表面的三维扩散，从而抑制Zn的不均匀沉积和枝晶突起。此外，吸附的DASS层还能阻止H₂O与阳极的亲密接触，并占据活性H₂O分子的分解位点，从而抑制界面副反应（HER、腐蚀和副产物等）。

图2. 半电池性能

结果，在含DASS的电解液中监测到对锌金属阳极的枝晶和副反应有明显的抑制作用。因此，含有0.02 m DASS的对称电池在1 mA cm^-2（1 mAh cm^-2）条件下可稳定循环2400小时，在20 mA cm^-2（20 mAh cm^-2）条件下可稳定循环250小时，并且在5 mA cm^-2（5 mAh cm^-2）条件下具有卓越的可逆性，CE为99.44。

此外，Zn//VO₂全电池在1 A g^-1的条件下循环500次后容量保持率提高至68.9%。这项研究为在水系可充锌离子电池中实现高可逆锌金属阳极的界面双配位效应提供了一个新的视角。

图3. 全电池性能

Interfacial Double-Coordination Effect Guiding Uniform Electrodeposition for Reversible Zinc Metal Anode. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302770