青科大王磊团队最新AEM：4800h超长寿命锌阳极！

第一作者：Jingwen Liu

通讯作者：王磊、李彩霞

通讯单位：青岛科技大学

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电极/电解液界面的双电层（EDL）对锌离子电池的电化学反应起着至关重要的作用。对于锌阳极，EDL由H₂O偶极子组成，这会导致锌腐蚀和钝化。

本文研究了在锌离子电池中，通过局部电子结构工程重建电极/电解液界面的双电层（EDL），以提高电池性能。

研究中，通过设计具有局部富电子（LER）结构的固体电解质界面（SEI），改变了电子分布，促进了Zn²⁺的快速捕获，加速了cH₂O壳的脱溶剂化作用。LER结构对SO₄²⁻产生静电排斥效应，从而重建了独特的贫H2O EDL，抑制了副反应并改善了Zn²⁺的沉积动力学。

原位拉曼光谱直观证实了整个沉积过程中锌离子通量的均匀性。LER作为EDL结构的调节器，促进了平滑且快速的Zn²⁺沉积。LER@Zn//LER@Zn电池展示了超过4800小时的卓越寿命。此外，LER@Zn///MnO2电池在1500次循环后显示出改进的循环稳定性，容量保持在124 mAh g⁻¹（5 C）。

图文导读

图1：LER和LEP的表征。

图2：通过局部电子结构重建EDL。

图3：电化学过程中锌离子的行为。

图4：局部电子结构的耐腐蚀性。

图5：不同阳极的沉积动力学。

图6：对称和不对称电池的性能。

图7：全电池性能。

总结展望

本文通过局部电子结构工程成功重建了锌离子电池中锌阳极的双电层结构，显著提高了锌阳极的循环稳定性和电池性能。

LER@Zn阳极通过促进Zn²⁺的捕获和脱溶剂化，同时排斥SO4²⁻，实现了均匀的锌沉积，从而抑制了锌枝晶的生长和副反应。LER@Zn//LER@Zn对称电池展示了超过4800小时的长循环寿命，而LER@Zn//MnO2全电池在1500个循环后仍保持了124 mAh g⁻¹的高容量。

这些发现为开发高性能、高安全性的锌离子电池提供了新的策略，并展示了实际应用的潜力。

文献信息

标题：Reconstruction of Electric Double Layer on the Anode Interface by Localized Electronic Structure Engineering for Aqueous Zn Ion Batteries

期刊：Advanced Energy Materials

DOI：10.1002/aenm.202401118