中南梁叔全/周江/唐艳EnSM：动态静电屏蔽层用于高度可逆锌金属负极

水系锌离子电池(AZIBs)因其固有的安全性、成本效益和环境友好性而受到广泛关注。然而，它们在大规模储能系统中的应用受到不可控的枝晶生长和电极-电解质界面严重副反应的阻碍。

在此，中南大学梁叔全教授&周江教授&唐艳副教授团队提出在ZnSO₄电解质中加入三价钇(Y³⁺)离子，它可以在Zn负极上形成阳离子静电屏蔽层，以调节Zn²⁺离子的沉积行为。具有较低有效还原电位的惰性Y³⁺离子将选择性地吸附在活性位点上，通过持续的动态静电屏蔽效应促进均匀的锌沉积。

此外，吸附的Y³⁺离子可在Zn负极表面形成保护层，减轻水分子引起的腐蚀反应。因此，具有0.1 M Y³⁺离子的Zn//Zn电池在5 mA cm^-2下表现出2080小时内无枝晶的Zn电镀/剥离，同时组装的Zn//NH₄V₄O₁₀电池在5 A g^-1下循环2000次后高容量保持率为89.6%。

图1. Y³⁺对锌沉积行为的影响

总之，该工作提出了一种无毒、经济高效的稀土金属离子添加剂引入ZSO电解质中以实现高性能AZIB。引入的Y³⁺离子自发吸附在Zn负极表面并形成动态静电屏蔽层，有助于均匀的Zn沉积并抑制副反应。此外，Y³⁺离子表现出自我调节的重新分布行为，确保了静电屏蔽层的灵活性和可持续性。正如预期的那样，具有0.1 M Y³⁺离子添加剂的Zn//Zn对称电池可以在5 mA cm^-2的高电流密度/2 mAh cm^-2的容量密度下运行超过2080小时。

特别地，使用改性电解质组装的Zn//NVO电池具有显著的循环稳定性，在5 A g^-1下循环2000次后容量保持率为89.6%。因此，该策略扩大了AZIB中稀土添加剂的可能性，促进了先进电池系统的实际应用。

图2. 全电池的电化学性能

A dynamic electrostatic shielding layer toward highly reversible Zn metal anode，Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102949