​纪秀磊等AEM：ppm级添加剂高效改善锌金属负极的寿命

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​纪秀磊等AEM：ppm级添加剂高效改善锌金属负极的寿命
如何设计水系电解液以确保锌金属负极的完全可逆性仍然是一项挑战。浓缩的盐包水电解液（如30 m ZnCl2）是解决锌金属负极难题的有希望的候选方案。然而，纯的30 m ZnCl2电解质无法提供光滑的表面形态和实用的库仑效率。
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图1. 电解液稳定性的电化学研究
俄勒冈州立大学纪秀磊、加利福尼亚大学P. Alex Greaney等研究了香兰素作为30 m ZnCl2电解液添加剂的影响。研究发现，30 m ZnCl2的酸性可分解香兰素，在锌金属负极（ZMA）表面形成独特的SEI，从而帮助ZMA实现更可逆的循环。
通过表征，我们阐明了与香兰素形成SEI的新机制，即质子和氯依次攻击香兰素并使其在ZMA表面沉淀，这有别于传统观点，即SEI是通过与负极表面的正极反应生成的。
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图2. SEI分析
结果，在电流密度为0.2 mA cm-2的条件下，在30 m ZnCl2中加入ppm级的香兰素后，电池的CE值从95.38%提高到了99.34%。此外，在N/P比为2:1的情况下，ZMA可支持VOPO4||Zn全电池循环818次，并且在1.6 mA cm-2的电流密度下，CE值达到99.92%。
通过本文的研究结果，作者展示了一种无毒有机添加剂（即香兰素）如何改变作为ZMA电解液的30 m ZnCl2的性能。这些结果展示了SEI形成作为一种解决方案的重要性，它能使ZMA完全可逆，有助于未来可行的水系锌金属电池的开发。
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图3. 全电池性能
Vanillin: An Effective Additive to Improve the Longevity of Zn Metal Anode in a 30 m ZnCl2 Electrolyte. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301712

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