陈仕谋&王峰&邱介山AM：同时稳定电极和电解质，-35至60℃宽温电池!

可充水系锌离子电池由于其低成本和高安全性，作为下一代储能设备之一具有巨大潜力。然而，长期稳定的电极和电解液的开发仍然存在巨大的挑战。

北京化工大学陈仕谋、王峰、邱介山等为界面层设计开发了一种自分离策略，以同时优化电极和电解液。

图1. 不同电池体系的电极/电解质界面电化学行为示意图

自分离的界面含有三氰胺钠（NaTCN）和聚丙烯腈（PAN），并表现出许多独特的优势：

1）在负极方面，界面通过(TCN)-的电化学演化逐渐演变成电反应屏蔽层，形成碳氮聚合物骨架，改变Zn²⁺迁移途径，抑制副反应，同步促进锌的均匀沉积；

2）对于体相电解液，分离的离子可以扩散到电解液中，影响Zn²⁺的溶剂化环境，降低冰点温度，有利于低温性能的发挥；

3）在正极一侧，分离的离子保持Na⁺离子平衡，逐渐形成稳定的正极-电解质界面（CEI），以提高正极结构稳定性和快速离子扩散能力（10^-8到10^-10 cm² s^-1）。

图2. 半电池性能

双电极与电解液的耦合确保了高温下的热稳定性和低温下卓越的扩散动力学。基于这些优势，Zn对称电池在宽温下实现了长达3000小时的循环寿命，Zn//NaV₃O₈ •1.5H₂O（NaVO）全电池也在-10℃下实现了超过10000次的超长循环寿命。此外，具有250次循环寿命的软包电池以及在弯曲和剪切条件下的柔性显示也证明了其实际应用前景。

图3. 宽温和柔性性能展示

Simultaneously Stabilizing both Electrodes and Electrolytes by a Self-Separating Organometallics Interface for High Performance Zinc-Ion Battery at Wide Temperatures. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202206239