​许康EES：酸性、碱性和非水系电解质中锌负极相间化学

作为新兴的、极具发展前景的可替代储能技术，锌离子可充电电池因其丰富的自然资源、内在的安全性和成本效益而倍受关注。尤其是在锌离子电池(ZIBs)中使用水电解质，使便携式电子应用和大规模储能系统展示出巨大潜力。其中，可逆性和负极利用率一直是实现实用的可充电锌金属电池的关键障碍。

在此，美国陆军研究实验室许康团队报道了一种异原子分子，3，5-双（三氟甲基）吡唑（TFMP），其能够促进每类锌电解质（酸性、碱性、非水性）中的氟化和聚合物界面。在基于TFMP的电解质中观察到性能的显著改善，其中库仑效率超过99%、利用率高达80%。此外，枝晶的形成在所有类别的电解质中都得到了有效的抑制，在具有选择性夹带剂的弱酸性水介质中观察到的性能优异。

结果显示，在用薄（10μm）Zn负极和有机正极构建的全电池中，在水介质中表现出优异的性能，具有极低的N/P比（5.4）和高能量密度（270 Wh L^-1，预计用于18650电池）。

图1. TFMP的SEI形成机制

总之，该项工作证明了3,5-二(三氟甲基)吡唑(TFMP)可形成氟化聚合物界面并显着提高锌在酸性，碱性和非水电解质的可逆性。以该添加剂为基础的电解液在腐蚀性测试条件下(水溶液:1.17 mA)，即使对于10um厚的锌电极，也实现了高的CE且无枝晶生长。

值得注意的是，与不同的无金属有机正极电极配对，RZMBS具有突出的体积能量密度被证明在水溶液(267WhL^-1)和非水电解质(182WhL^-1)，同时达到每周期约20%的锌利用率。然而，提高锌负极的比容量，提高放电电压，增强电子电导率仍是必要的。因此，该项工作揭示了一类新的基于吡唑类的添加剂，用于工程的相间化学在宽光谱的电解质组合物，这对未来的RZMB拥有巨大的潜力。

图2. 电池性能

Engineering a Zinc Anode Interphasial Chemistry for Acidic, Alkaline and Non-aqueous Electrolytes, Energy & Environmental Science 2024 DOI: 10.1039/d4ee00062e