​广西大学何会兵AFM：构建金属-分子界面获得高可逆锌金属负极

水系锌离子电池（AZIBs）由于其固有的安全、低成本和可扩展性等吸引人的特点，在大规模储能系统中正受到越来越多的关注。不幸的是，水引起的寄生反应和锌负极上的枝晶生长严重阻碍了AZIBs的进一步发展。

广西大学何会兵等在ZnSO₄电解液中引入了一种硫脲添加剂（TU），构建了独特的金属-分子界面，以同时调节Zn负极界面的化学成分和体相电解液环境。

图1. TU分子在Zn负极上的吸收行为

由于TU分子中的S原子与Zn金属负极的Zn原子之间的强相互作用，形成了一个水排斥界面，以减少水与Zn金属负极的反应性。此外，N和S元素上的长对电子赋予了TU良好的锌亲和力，能够提供丰富的Zn²⁺配位，从而调节配位环境，并加速水合Zn(H₂O)₆²⁺的脱溶过程，进而提高锌的沉积质量。这种独特的金属分子界面不仅可以作为腐蚀抑制剂抑制水引起的副反应，促进无腐蚀的锌负极，而且还可以作为离子调节剂调节Zn²⁺的脱溶过程，实现无树枝状物的锌负极。

图2. 含/不含TU的电解液中锌的沉积行为

因此，Zn|Zn对称电池在1 mA cm^-2、1mAh cm^-2的条件下表现出1200小时的延长寿命，在10 mA cm^-2的条件下表现出3000 mAh cm^-2的高累积容量。当与V₂O₅正极配对时，Zn|V₂O₅全电池在1 A g^-1的情况下循环1000次后，可实现76.0%的高容量保持。总体而言，这项工作为先进可充锌金属电池铺设了一条调节锌电极化学的新途径。

图3. 全电池性能

Building Metal-Molecule Interface towards Stable and Reversible Zn Metal Anodes for Aqueous Rechargeable Zinc Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202206695