水系鋅離子電池（AZIBs）具有安全、經(jīng)濟(jì)和高體積能量密度等吸引人的優(yōu)點。然而，猖獗的寄生反應(yīng)和枝晶生長導(dǎo)致鋅的可逆性不足。

圖1 通過添加Asp改變Zn²⁺的溶劑化結(jié)構(gòu)

山東大學(xué)熊勝林、齊魯工業(yè)大學(xué)周國偉等在低成本水系電解液中引入了一種生物相容性添加劑–L-天冬酰胺（Asp），以解決上述問題。

研究顯示，加入Asp后，由于界面附近自發(fā)形成了高濃度電解液區(qū)，在Zn金屬表面形成了陽離子-陰離子和陽離子-分子復(fù)合物共生的有機(jī)-無機(jī) SEI。

這種獨特的界面層能極大地排斥周圍的活性水分子，防止水引起的副反應(yīng)，從而實現(xiàn)了顯著抑制的枝晶生長和均勻的鋅沉積。

圖2 半電池性能

實驗結(jié)果表明，在含Asp的電解液中，非對稱電池在1600次循環(huán)中的平均CE值高達(dá)99.6%，而對稱電池則能在240小時內(nèi)存活，鋅的利用率高達(dá)85.5%。

此外，Zn//PEDOT-V₂O₅全電池在超薄Zn負(fù)極（20 μm）和低正負(fù)容量比（≈2.4）的實際條件下，可在200次循環(huán)中提供4.62 mAh cm^-2的高平均容量，并保持84.4%的容量保持率。

這項工作為開發(fā)高性能AZIB提供了陽離子-陰離子-分子共衍生SEI的深入見解。

圖3 全電池性能

Highly Reversible Zinc Metal Anodes Enabled by Solvation Structure and Interface Chemistry Modulation. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301670