​新南威尔士大学AM：用于耐用水系锌电池的高效低浓度添加剂

水系锌电池化学的基本优势源于高能量的锌金属阳极和温和的水系电解液。然而，锌的腐蚀和相关的枝晶问题暴露了它们的不兼容性，这对在实用条件下提高循环寿命提出了挑战。虽然电解液添加剂是一种可扩展的策略，但能在低浓度下发挥作用的添加剂仍然难以找到。

图1. 低体积浓度电解液添加剂的筛选

新南威尔士大学Priyank Kumar、Dipan Kundu等筛选了一系列烷醇和烷二醇作为水系锌电池的潜在电解液添加剂，发现1,2-丁二醇和戊二醇是非常有效的添加剂，它们能够在实际上理想的低（1%）体积浓度下延长锌阳极的可充电性，这是因为它们能够在锌上形成界面膜，起到动态SEI的作用。

以1,2-丁二醇为重点的深入研究表明，在竞争性循环参数（包括高锌放电深度、最佳隔膜厚度和电解液容量比）条件下，锌腐蚀被显著抑制，这是延长半电池和全电池循环能力的关键因素。

图2. 1%1,2-丁二醇添加剂使锌循环稳定

这种独特的机理作用可有效缓解腐蚀和枝晶，使锌的循环能力提高5到20倍，库仑效率高达99.9%，并改善了在高温等苛刻条件下的全电池性能。最后，作者采用了基于机器学习（ML）的分析方法，根据关键的物理化学描述符对添加剂的性能进行了合理化分析，从而展示了ML在寻找水系锌电池电解液添加剂方面的潜力。

图3. 基于机器学习的添加剂性能合理化

Highly Potent and Low-Volume Concentration Additives for Durable Aqueous Zinc Batteries: Machine Learning-Enabled Performance Rationalization. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202309212