张朝峰/张龙海AFM：高度可逆水系锌离子电池

具有高安全性、低成本和生态友好优势的水系锌离子电池(AZIBs)在大规模储能系统中显示出巨大潜力。然而，锌枝晶的副反应和劣化导致的低库仑效率和不稳定的锌负极阻碍了AZIBs的实际应用。

在此，安徽大学张朝峰教授&张龙海团队等人选择三丙二醇(TG)作为双功能有机电解质添加剂，以显著提高AZIBs的可逆性。

重要的是，从分子动力学理论模拟和原位电化学阻抗谱、基于同步辐射的原位傅里叶变换红外光谱等实验证实TG参与了Zn²⁺的溶剂化鞘层, 调节过电位和抑制副反应；同时，TG通过在锌负极上构建吸附层来抑制枝晶的恶化并改变锌的沉积方向。

图1. 对溶剂化能的理论计算和AIMD模拟

总之，该工作报道了一种具有调节合适过电位的双功能有机电解质添加剂，用于构建高度可逆的AZIBs，它可以有效抑制锌枝晶的劣化和副反应的产生，从而形成高度可逆的Zn负极。这种对锌负极上合适的溶剂化结构和吸附层的定量调节，以及该过程的易扩展性，可以为无枝晶、高性能和低成本的储能系统带来直接优势。

具体而言，Zn/Zn对称电池在1 mA cm^-2的电流密度下可稳定用于锌沉积/剥离超过1100小时。在库仑效率测试中，Zn/Cu电池可以在0.5 mA cm^-2和0.25 mAh cm^-2下1000个循环后保持99.81%的高库伦效率。此外，三丙二醇添加剂适用于硫酸锌和氯化锌电解质系统。这种具有调节合适过电位的双功能电解质添加剂的策略为开发先进的AZIBs提供了可靠的设计。

图2. 全电池性能的评估

A Dual-Functional Organic Electrolyte Additive with Regulating Suitable Overpotential for Building Highly Reversible Aqueous Zinc Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202214538

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张朝峰/张龙海AFM：高度可逆水系锌离子电池

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