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可用于大規(guī)模儲能的水系鋅離子電池（AZIB）的實用性受到與鋅陽極相關(guān)的挑戰(zhàn)的阻礙。

圖1 電解液的機(jī)理示意圖和物理化學(xué)特性

安徽大學(xué)張朝峰、阿德萊德大學(xué)張仕林等報道了一種低成本、多功能的電解液添加劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），以解決這些問題。

研究顯示，CTAB可吸附在鋅陽極表面，調(diào)節(jié)Zn²⁺的沉積方向，抑制枝晶的形成。另外，它還改變了Zn²⁺的溶劑化結(jié)構(gòu)，以降低水的反應(yīng)性并最大限度地減少副反應(yīng)。

此外，CTAB優(yōu)化了電解液的關(guān)鍵物理化學(xué)參數(shù)，增強(qiáng)了電極/電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性，并促進(jìn)了AZIB的可逆性。理論模擬與基于原位傅立葉變換紅外光譜和原位電化學(xué)阻抗光譜相結(jié)合，進(jìn)一步證實了改性的Zn²⁺配位環(huán)境和CTAB陽離子在陽極/電解質(zhì)界面的吸附作用。

圖2 Zn/Cu電池的可逆性研究

因此，采用這種電解液組裝的對稱Zn/Zn電池在2 mA cm^?2的電流密度和容量為1 mAh cm^?2條件下，表現(xiàn)出超過2000小時的穩(wěn)定、長期循環(huán)，并在1 mA cm^?1、0.5 mAh cm^–2的1000次循環(huán)中平均鋅沉積/剝離庫侖效率（CE）為99.7%。

更重要的是，采用這種電解液組裝的Zn-MnO₂電池在4 A g^?1的電流密度下表現(xiàn)出超過1000次循環(huán)的令人印象深刻的長壽命，突出了這些電池在AZIB中的應(yīng)用潛力。

圖3 Zn-MnO₂電池性能

Low-Cost Multi-Function Electrolyte Additive Enabling Highly Stable Interfacial Chemical Environment for Highly Reversible Aqueous Zinc Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308463

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張朝峰/張仕林AFM：多功能電解液添加劑為鋅離子電池提供高穩(wěn)定的界面

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