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长寿命、低成本、高能量密度和安全的储能技术对于将间歇性可再生能源集成到未来的去碳电网至关重要，其中基于金属锌负极和弱酸性电解液的水系锌离子电池被认为是有前途的候选者。

然而，锌离子电池的寿命受限于锌金属负极在弱酸性电解液(如Zn(OTf)₂和ZnSO₄, 3≤pH≤5.5) 中严重的不可逆性，导致严重的析氢反应和持续的死锌产生(即电子或离子惰性的负极区域)和不受控制的枝晶生长。

在此，香港城市大学支春义教授和范俊教授等人通过对电解液工程，开发了实用的安时级水系锌金属软包电池。

在确定了质子还原是Zn金属电沉积过程中H₂析出的主要来源后，设计了一种反胶束电解液，利用环丁砜将水束缚在反胶束纳米域中，阻碍了Grotthuss质子传输路径，从而有效抑制了质子还原，提高了锌负极的整体可逆性。

为了严格评估不同副反应中锌的可逆性，作者创建了一种改进的CE测试方案，半定量区分了每个寄生因子对锌负极整体可逆性的分布。在所开发的RME中，锌负极表现出平衡的可逆性，包括强的H₂共析出抑制、增强的死锌抑制、枝晶抑制、提高的耐腐蚀性和较快的反应动力学。

图1. RME的结构和水与环丁砜之间的相互作用

此外，他们开发并验证了一种电化学测试方案，以综合评估电池的库伦效率和锌金属负极循环寿命。最后，他们使用反胶束电解液组装并测试了一个实用的安时型Zn||Zn_0.25V₂O₅·nH₂O多层软包电池，其初始能量密度为70 Wh L^-1(基于电池组分的体积)，在56 mA g^-1（基于正极活性物质）和~25 ℃下循环390次后容量保持率约为80%，循环寿命超过5个月。

因此，作者建立的CE测试方案和评价标准可以扩展到其他多价金属负极(如Al、Mg和Mn)的可逆性，而反胶束结构为新兴的电池化学打开了一条控制离子传输和平衡水溶液电解液中副反应的可持续途径。

图2. Ah Zn||Zn_0.25V₂O₅·nH₂O多层软包电池的电化学性能

Sulfolane-containing aqueous electrolyte solutions for producing efficient ampere-hour-level zinc metal battery pouch cells, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-37524-7

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