杨剑/汪冬冬Angew.：动态锌/电解液界面及溶胶电解质增强的阳离子转移实现全天候水系锌金属电池

锌金属作为有前途的水系电池负极之一，具有显著的优势，但它面临着严重的副反应和臭名昭著的枝晶生长等严峻挑战。

在此，山东大学杨剑教授&汪冬冬等人探索了α-磷酸锆(ZrP)超薄纳米片作为电解液添加剂。纳米片不仅在Zn电池中形成动态且可逆的界面，而且还促进电解质中Zn²⁺的传输，特别是在ZrP附近的外亥姆霍兹平面上。

受益于增强的动力学和动态界面，在以锌粉为负极、有限N/P比、高质量负载和宽温度等恶劣条件下，使用该电解质的Zn||LiMn₂O₄软包电池表现出显著改善的电化学性能。

图1. 超薄纳米片(ZrP)的结构表征及BE-ZrP的物理性质

具体而言，本工作在室温下通过简单的胺辅助插层法制备了ZrP超薄纳米片，并将其加入碱性电解质中形成溶胶电解质。电解液中的ZrP由于提高了外亥姆霍兹平面的电荷迁移率，大大提高了Zn²⁺的电荷转移和转移数。同时，电解液中的ZrP在循环过程中可以在Zn/电解质界面动态吸附/解吸。动态界面相不仅减少了ZrP的损耗，而且抑制了副反应，促进了Zn²⁺的均匀沉积。

因此，制得的溶胶电解质表现出优异的性能。以BE-ZrP为电解液的Zn||LMO软包电池在有限N/P为3、高负极质量(10-20 mg cm^-2)和宽温度(-20℃~50℃)等恶劣条件下均表现出强的循环稳定性。并且，通过对锌盐、锌负极和正极材料的优化，可以进一步提高其性能。

图2. 基于BE-ZrP溶胶电解质的电化学性能

Dynamic Zn/Electrolyte Interphase and Enhanced Cation Transfer of Sol Electrolyte for All-Climate Aqueous Zinc Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202308068

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杨剑/汪冬冬Angew.：动态锌/电解液界面及溶胶电解质增强的阳离子转移实现全天候水系锌金属电池

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