Nature子刊：选择性锌离子插层，助力实用无负极锌电池！

用于可持续固定存储的水系锌金属电池的发展受到了两大挑战的阻碍：（1）通过抑制偶然的质子共插和溶解，在氧化物正极实现主要的锌离子（去）插层，以及（2）同时克服负极锌枝晶生长引发的寄生电解液反应。

图1 混合共晶电解质的电解质网络

滑铁卢大学Linda F. Nazar、阿贡国家实验室Kristin A. Persson等利用原位/非原位技术揭示了典型的氧化物正极的Zn²⁺与质子插层化学的竞争，并通过开发一种具有成本效益和不易燃的混合共晶电解质来缓解副反应。

具体而言，这项工作采用一种基于硫酸盐的混合共晶电解质有效地抑制了有害的质子插层和正极溶解。这要归功于一个强烈的氢键网络，它减轻了水的活性。此外，一个完全水合的Zn²⁺溶剂化结构被揭示出来，并促进了界面电荷转移。

图2 无枝晶和高可逆的Zn沉积/剥离

结果，在商业相关的4 mAh cm^-2的面积容量下，实现了无枝晶的Zn沉积/剥离，并具有99.8%的超高平均库仑效率，在8 mAh cm^-2时寿命可达1600小时。

此外，通过在两个电极上同时稳定锌的氧化还原作用，这里实现了锌离子电池性能的新记录，即4 mAh cm_-2的无负极电池在25℃下100次循环后保持了85%的容量。使用这种共晶设计的电解液，进一步实现了锌-碘全电池，其在2500次循环后保持了86%的容量。总之，该方法代表了一个长期储能的新途径。

图3 实用全电池的电化学性能

Enabling selective zinc-ion intercalation by a eutectic electrolyte for practical anodeless zinc batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-38460-2