杨剑/刘红霞Angew.：诱导阴离子衍生的SEI，促进锌金属电池深层循环

由于枝晶生长和严重的副反应，具有高利用效率的稳定锌负极面临着挑战。人们通过开发电解液添加剂来解决这些问题，但添加剂总是会在循环过程中被电化学反应消耗掉，从而影响循环稳定性。

图1 电解液溶剂化结构表征

山东大学杨剑、武汉纺织大学刘红霞等采用六甲基磷酸三酰胺（HMPA）作为电解液添加剂，以实现锌负极的稳定循环。采用HMPA是因为其配位能力强且极性低。

研究显示，HMPA可重塑溶剂化鞘，促进阴离子（三氟甲烷磺酸盐，OTF-）接近Zn²⁺，并促进阴离子在锌负极上分解形成富含ZnF₂和ZnS的SEI层。此外，值得注意的是，HMPA 在阴离子分解过程中不会被消耗，这有利于锌负极的长期深层循环。

图2 SEI分析

重塑的溶剂化结构和原位形成的富含无机物的SEI层有效地抑制了副反应和枝晶的生长。因此，Zn(OTF)₂-HMPA-H₂O使锌负极在高锌利用率的情况下表现出卓越的电化学性能，远远优于Zn(OTF)₂-H₂O。

含有HMPA的对称电池在10 mA cm^-2条件下可运行约500小时（10 mAh cm^-2），或在40 mA cm^-2条件下运行约 200小时（10 mAh cm^-2），锌的利用率为85.6%。

此外，即使在贫电解液（E/C =12 μL mAh^-1）、有限锌供应（N/P 比 = 1.8）和高容量（6.6 mAh cm^-2）条件下，Zn||V₂O₅ 全电池也能显示出创纪录的高累积容量。

图3 Zn(OTF)₂-HMPA-H₂O电解液的电化学性能

Solvation Modulation Enhances Anion-Derived Solid Electrolyte Interphase for Deep Cycling of Aqueous Zinc Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202310290