大化所彭章泉/赵志伟AFM：在水系电解质中使用微量安赛蜜实现稳定的锌负极

锌金属负极（ZMAs）的稳定性极大地限制了水系锌离子电池（ZIBs）的电化学性能和实际应用。使用微量添加剂是一种高效、经济的解决方案。然而，有关微量添加剂的研究还很少，它们在稳定锌金属负极方面所起的作用仍存在重大不确定性。

在此，中国科学院大连化学物理研究所彭章泉、赵志伟等人报道了一种含有微量Acesulfame-K(AK)(仅1.0 mg mL^-1)的低成本ZnSO₄基水系电解质，可有效抑制ZMA表面发生的副反应，实现无枝晶Zn²⁺沉积，超长循环寿命超过1600h，库仑效率高达99.86%。因此，具有AK的实用Zn//NH₄V₄O₁₀全电池也表现出高放电容量和容量保持率。

此外，原位光谱与理论计算相结合表明，微量AK倾向于在ZMA/电解质界面处积聚，以减轻电解质腐蚀。更重要的是，吸附的AK可以调节界面H₂O结构(即破坏界面H键以形成更孤立的H₂O)以减少质子/氢氧化物传输，从而抑制析氢反应。

图1. 原位ATR-SEIRAS表征

总之，该工作开发了一种经济的ZnSO₄基水性电解质，含有微量AK添加剂(仅1.0 mg mL^-1)以有效稳定ZMA。该策略可实现无枝晶的Zn²⁺沉积，使用寿命超过1600小时(在Zn//Zn电池中，5 mA cm^-2和 2.5 mAh cm^-2)，1300次循环后ZMA的CE高达99.86%(在Zn//Cu电池中，5 mA cm^-2和1 mAh cm^-2)。

此外，BE/AK中稳定的ZMA显著提高了Zn//NH₄V₄O₁₀全电池的比容量和容量保持率。因此，该工作提出的研究表明界面H₂O结构对于ZMA的稳定性至关重要，并修正了添加剂的传统设计原则，这将有利于在经济高效和实用的ZIBs中定制添加剂设计。

图2. 电池性能

Interfacial H2O Structure Matters: Realizing Stable Zinc Anodes with Trace Acesulfame-K in Aqueous Electrolyte， Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202316605

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