湖大Angew：糖类衍生物添加剂助力锌金属负极

锌负极上不可控枝晶生长和副反应严重影响了锌离子电池的循环性能，尤其是在高放电深度（DOD）和全电池低负极/正极容量比（N/P）的情况下。

在此，湖南大学梁宵团队通过分子设计研究电解质添加剂分子结构（特别是 -COOH 和 -OH 基团）对锌负极的影响。结果显示，含有该种基团的分子在锌负极表面表现出很强的吸附性，并与 Zn²⁺ 螯合，形成一个贫 H₂O 的内亥姆霍兹平面。该策略有效地抑制了副反应，促进了暴露 (002) 面的无枝晶锌沉积，提高了锌负极稳定性和可逆性。在 92% DOD 的苛刻条件下，Zn//Zn 电池能在 15 mA cm^-2 的高电流密度下稳定循环。

即使在 1.3 的低 N/P 比条件下，使用 LA 电解液的 Zn//NH₄V₄O₁₀ 全电池在循环 300 次后仍能保持 73% 的高容量。此外，在Zn//Br 电池中，LA 电解液具有较高的平均容量（约 5 mAh cm^-2），可在 700 次循环中保持较高的循环稳定性。

图1. 添加剂的结构表征

总之，该工作通过将乳糖酸（LA）作为电解液添加剂，显著提升锌基电池的性能。研究表明，LA分子通过其-COOH和-OH官能团与锌负极表面强烈吸附并螯合Zn²⁺，形成贫水的内赫姆霍兹平面，有效抑制了副反应和不可控锌枝晶生长。该种分子工程策略不仅增强了锌负极的稳定性和可逆性，还在高放电深度和低负/正容量比的条件下实现了高库仑效率和长循环寿命。因此，该项工作提供了一种新的电解液添加剂设计方法，有助于开发更安全、更高效的锌金属负极，为先进电池技术的发展和多样化应用中的高效能量存储解决方案提供了新的思路。

图2. 使用ZSLA和ZS电解液的Zn//NH₄V₄O₁₀全电池性能

Molecule Engineering of Sugar Derivatives as Electrolyte Additives for Deep-Reversible Zn Metal Anode, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202407261

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湖大Angew：糖类衍生物添加剂助力锌金属负极

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