张山青/林展NML: 环己烷十二醇添加剂实现稳定高性能的锌负极！

水系锌离子电池（AZIBs）具有不易燃、低成本和可持续的特点，是最有前途的电化学储能装置之一。然而，AZIBs存在诸多挑战，包括在充放电过程中的枝晶生长、析氢、腐蚀和锌负极的钝化，因此必须克服上述挑战才能实现其实际应用。

在此，澳大利亚格里菲斯大学张山青教授、广东工业大学林展教授等人报道了将一种具有多羟基基团的有机小分子，即环己烷十二醇（CHD，CAS号：54890-03-8）用作水系ZnSO₄电解液的添加剂，从而有效地稳定AZIBs中的Zn负极。

作者预计CHD可用于实现以下两个目的：首先，CHD可以与水合Zn(H₂O)₆²⁺结构发生反应形成新的水合络离子，主要是[Zn(H₂O)_m (CHD)]²⁺，从而促进电化学镀锌过程中的快速去溶剂化和成核；

其次，CHD可以很容易地吸附在Zn负极上并形成保护层，这不仅有利于[Zn(H₂O)_m (CHD)]²⁺的均匀高效吸附和同时进行的电化学电镀过程，而且防止了HER反应的发生和钝化层的形成。接下来，作者通过实验和DFT理论计算验证了所提出的CHD工作机制。

图1. CHD在电极/电解液界面上的工作机制

电化学测试结果表明，在0.1 mg mL^-1CHD的极低浓度和1 mAh cm^-2的固定电镀容量下，Zn|Zn对称电池在2 mA cm^-2时的可逆锌电镀/剥离可长达2200小时, 在 5 mA cm^-2时为1000小时，在10 mA cm^-2时为650小时。

此外，使用CHD添加剂的Zn|V₂O₅全电池在 ~ 5 mg cm^-2的高质量负载、2.0 A g^-1下2000次循环后可实现175 mAh g^-1的高比容量，每循环容量衰减低至0.004%。而不使用CHD添加剂的Zn|V₂O₅全电池在2000次循环后仅保持54 mAh g^-1的低比容量，每循环容量衰减高达0.03%。

因此，Zn|V₂O₅全电池在实际运行条件下如此显著的长循环寿命和容量性能使AZIBs取得了新突破，证明了CHD添加剂对提高AZIBs性能的显著影响。

图2. Zn|V₂O₅全电池的电化学性能

Cyclohexanedodecol-Assisted Interfacial Engineering for Robust and High-Performance Zinc Metal Anode, Nano-Micro Letters 2022. DOI: 10.1007/s40820-022-00846-0

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