山东大学张进涛Nature子刊：水合锌离子的配位调控，锌电池1万次循环！

锌的枝晶生长和包括析氢在内的副反应常常会降低锌基电池的性能。这些问题与水合锌离子的解溶剂化过程密切相关。

图1 电化学和形态特征

山东大学张进涛等表明，以苯酚磺酸锌和四丁基铵4-甲苯磺酸铵作为电解液体系，通过调整配位微环境，可以实现对水合锌离子的溶剂化结构和化学性质的有效调节。研究显示，这种电解液在配位Zn²⁺离子的解溶剂化过程中表现出快速的转移动力学和低能量障碍。特别是，在具有中等吸附能力的四丁基铵4-甲苯磺酸铵的存在下，季铵盐阳离子（TBA⁺）的优先吸附有助于抑制Zn²⁺离子的二维扩散，从而诱导均匀的Zn沉积。

图2 电解液结构的电化学和光谱分析

因此，这种电解液赋予了Zn-Zn对称电池超过2000小时的良好循环稳定性，过电位低至50.2 mV，比ZnSO₄电解液中的寿命高出近22倍。此外，组装后的PANI-Zn电池表现出194 mAh g^-1的提高比容量和10000次循环中82%的良好容量保持。这项工作为设计先进的电解液提供了鼓舞人心的基本原则，在溶剂化调节和界面调节的双重作用下，将为高性能的锌基电池和其他电池提供参考。

图3 单电池的电化学性能

Coordination modulation of hydrated zinc ions to enhance redox reversibility of zinc batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-39237-3