四单位联合AFM：耐用/无枝晶的锌负极，循环超1800小时!

水系锌离子电池因其安全性、低成本和环境友好性而成为吸引人的系统；然而，其实际应用性因锌枝晶的生长和副反应而受到阻碍。

图1 电解液设计

四川师范大学赁敦敏、哈尔滨工业大学Ruyi Zhao、电子科技大学胡强、东华大学刘书德等采用一种双重功能电解液添加剂，即乙酰丙酮（AT），以同时调节溶剂化结构和负极-电解质界面（AEI），从而实现持久的、无枝晶的锌负极。理论计算和实验特征表明，AT分子可以吸附在Zn金属表面，以重建AEI，并允许在沉积过程中在远离Zn负极表面的位置进行[Zn(H₂O)₆]²⁺的优先解溶剂化，这归因于羰基官能团的强极性。

此外，AT的两个羰基可以取代Zn²⁺初级溶剂化结构中的两个H₂O分子，以减少活性H₂O分子的数量，从而有效抑制Zn枝晶的生长和有害反应。

图2 半电池性能

作为概念验证，采用含有3体积%AT的ZnSO₄溶液的Zn-Zn对称电池表现出超过1600小时（2mA cm^-2和2 mAh cm^-2）和1800小时（在1mA cm^-2、1 mAh cm^-2）的长期循环性能，明显优于使用纯ZnSO₄电解液的电池。

此外，Zn/Cu电池提供了1800次以上的稳定循环，同时保持了99.74%的高库伦效率。这项研究提供了一种实用的方法，即通过利用羰基化学来抑制枝晶的生长和副反应。

图3 全电池性能

Unraveling the Solvation Structure and Electrolyte Interface through Carbonyl Chemistry for Durable and Dendrite-Free Zn anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305683

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