陈人杰/黄永鑫ACS Nano：氯化石墨烯量子点提升水系锌离子电池性能

水系锌离子电池（AZIBs）中的枝晶生长和电极/电解质界面的副反应不仅损害了电池的寿命，也给电池系统带来了严重的安全问题，这阻碍了其在大规模储能系统中的应用。

图1 Cl-GQDs的作用示意

北京理工大学陈人杰、黄永鑫等通过在电解液中引入带正电的氯化石墨烯量子点（Cl-GQDs）添加剂，提出了一种双功能的动态适应性界面，以实现AZIBs中锌沉积的调节和副反应的抑制。研究显示，在充电过程中，带正电的Cl-GQDs被吸附在Zn表面，作为一个静电屏蔽层，促进了Zn的顺利沉积。

此外，氯化基团的相对疏水特性也为Zn负极建立了一个疏水保护界面，缓解了水分子对Zn负极的腐蚀。更重要的是，Cl-GQDs在整个电池运行过程中不会被消耗，并表现出动态的重新配置行为，这确保了这种动态适应性界面的稳定性和可持续性。

最后，使用Cl-GQD修饰的ZnSO4基电解液（Cl-GQD电解液）组装了，进行测试以验证修饰效果。

图2 半电池性能

受益于上述优势，基于Cl-GQD电解液的Zn//Zn对称电池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2的条件下，可以平稳地运行超过2000小时，比空白电解液的运行时间高7倍。即使在5 mA cm^-2和5 mAh cm^-2（42.7%的放电深度（DOD））的苛刻条件下，基于Cl-GQD电解液的对称电池也可以稳定地循环超过240小时。

此外，该改性效果也通过与锌负极和LiMn₂O₄（LMO）正极耦合的混合软包电池得到了验证，这证实了其实际可行性。这项研究拓宽了其他金属电极的可定制的界面相的思路。

图3 全电池性能

Bifunctional Dynamic Adaptive Interphase Reconfiguration for Zinc Deposition Modulation and Side Reaction Suppression in Aqueous Zinc Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c04155