张宁AFM：在水系电解液中引入阳离子实现高致密且无枝晶的锌金属负极！

金属锌被认为是水系电池的理想负极，但其可逆性会因非致密和树枝状锌沉积以及界面寄生反应而劣化。

河北大学张宁等将带有-OH基团的双功能胆碱(Ch⁺)阳离子引入水系电解液，在无压电解池中实现了空间紧凑、非树枝状且无腐蚀的Zn电极，即使在高面容量（5.0和10.0 mAh cm^-2）下。

图1 锌沉积行为和电沉积形态的表征

该策略适用于各种基于锌盐的水系电解液（例如，1 M ZnSO₄、Zn(CH₃COO)₂和ZnCl₂）。研究发现，大体积的Ch⁺阳离子不仅可产生“流平效应”以使Zn沉积均匀化，而且可通过在Zn表面上的有利吸收在Zn附近赋予贫H₂O的双电层。

此外，带有-OH基团的Ch⁺阳离子可破坏原来的H键水网络，以减少H₂O引起的副反应，并通过与H₂O形成H键以促进Zn²⁺脱溶剂化。

图2 电解液结构的表征

因此，在包含4 M Ch⁺的1 M ZnSO₄优化电解液中，所得Zn电极在Zn//Cu电池（0.5 mA cm^-2、0.5 mAh cm^-2）的300次循环中表现出前所未有的99.6%镀锌/剥离效率，在Zn//Zn电池中的超长循环寿命，1.0 mA cm^-2和1.0 mAh cm^-2下超过2000小时。

此外，该电解液可以很好地支持Zn//PANI全电池在宽温度范围（-25至25°C）下的稳定运行。总之，这项工作将激发电解液设计，以开发无枝晶和紧凑的锌电池化学。

图3 Zn//PANI全电池的电化学性能

Cholinium Cations Enable Highly Compact and Dendrite-Free Zn Metal Anodes in Aqueous Electrolytes. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202203905