陈立宝/陈月皎EES：两性离子添加剂提升锌负极87倍寿命！

不稳定的电极/电解质界面与不均匀的锌沉积和副反应困扰着水系锌离子电池的实际应用。

图1 L-CN添加剂在正极和负极双边界面上的同步调节行为示意图

中南大学陈立宝、陈月皎等提议L-肉碱（L-CN）作为一种有效的添加剂来稳定两个电极并延长其寿命。微量添加的L-CN中同时存在的季铵阳离子、COO-阴离子和羟基在操纵Zn²⁺电化学沉积/插入和水分子活性的行为方面发挥了巨大的协同作用。

具体来说，为了适应电场驱动的电极上的负电荷，L-CN中的阳离子部分自动向相应的电极表面（充电的负极和放电的正极）倾斜，占据活性水位，实现可逆的吸附界面。羧基阴离子提供了与Zn²⁺突出的相互作用，调节Zn²⁺的通量以确保均匀和快速的电荷转移动力学。羟基通过氢键固定有效捕获自由水和配位水，从而抑制了副反应和正极溶解的发生。

图2 半电池性能

值得注意的是，微量的L-CN添加剂实现了对称电池的超长寿命，对于无枝晶的Zn沉积/剥离，循环寿命提高了87倍（超过6000小时，1 mA cm-2/1 mAh cm-2），即使在40 mA cm^-2的高电流密度下，仍能稳定地运行10000次。此外，L-CN添加剂使V₂O₅//Zn全电池稳定运行3500次，容量保持率高达83.9%。总体而言，利用具有独特功能的微量两性离子添加剂，为可充和长寿命AZIBs的多功能电解质提供了新的灵感。

图3 全电池的电化学性能

Reversible Adsorption with Oriented Arrangement of Zwitterionic Additive Stabilizes Electrodes for Ultralong-Life Zn-lon Batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee00982c

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陈立宝/陈月皎EES：两性离子添加剂提升锌负极87倍寿命！

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