华工杨成浩/浙大陆俊AM：基于亲锌疏水保护层的高稳定锌金属阳极

锌金属是最有前景的水系电池负极材料之一，但其难以控制的枝晶生长和水引起的寄生反应严重影响了其循环寿命和库仑效率（CE）。

图1. 不同电解质中Zn沉积行为的示意

华南理工大学杨成浩、浙江大学陆俊等提出了一种同时具有亲锌和疏水单元的非离子两性添加剂Tween-20（简称 TW20）。研究显示，TW20的亲锌片段优先吸附在锌阳极上，而疏水片段则暴露在电解液一侧，形成一个面向电解液的疏水层，使阳极免受活性水分子的影响。此外，理论计算和实验结果表明，TW20添加剂能够通过吸附在其他晶面上来诱导（002）晶面的优先生长，从而实现高度可逆和无枝晶的锌阳极。

图2. 半电池性能

结果，在1.0 mA cm^-2/1.0 mAh cm^-2和5 mA cm^-2/5 mAh cm^-2条件下分别稳定循环超过2500小时和500小时，以及在1.0 mA cm^-2/1.0 mAh cm^-2条件下平均CE高达99.4%的高可逆性。

此外，与二氧化锰配对的全电池在500 mA g^-1的条件下可循环使用700多次，显示出较长的使用寿命。总体而言，这项研究有望提供一种新的方法来调节锌电极界面化学，从而在水系锌离子电池中获得高度稳定的锌阳极。

图3. Zn//MnO2全电池性能

Polymer Molecules Adsorption-Induced Zincophilic-Hydrophobic Protective Layer Enables Highly Stable Zn Metal Anodes. Advanced Materials 2024. DOI: 10.1002/adma.202312924

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