金属锌具有高理论容量（820mAh g⁻¹）、低氧化还原电位（−0.762 V与标准氢电极相比）、高丰度和低毒等优点，是一种理想的负极。当在水溶液中使用时，其具有固有的安全性，但存在严重的不可逆性。会导致低库仑效率、枝晶生长和水消耗等。这主要是因为镀锌/剥离过程中的严重析氢副反应，迄今为止，仍然不可能原位形成固体电解质界面（SEI）。

近日，美国马里兰大学王春生教授，陆军研究实验室许康研究员，Oleg Borodin报道了以三甲基乙基三氟甲磺酸铵（Me₃EtNOTF）为添加剂，其可以原位形成氟化疏水界面，在抑制析氢副反应的同时，传导Zn²⁺，从而将三氟甲基磺酸锌（Zn(OTF)₂）溶液中的镀锌/剥离的库伦效率（CE）从87.6%提高到99.9%。

文章要点

1）研究发现，这种原位形成的界面相可抑制枝晶生长长达6000次。更重要的是，4 m Zn(OTF)₂+0.5 m Me₃EtNOTF+H₂O（m为摩尔分数，mol kg^-1）电解质也能使磷酸钒（VOPO₄）和O₂正极稳定循环。由于Me₃EtNOTF进一步增强了O₂正极的两电子反应的可逆性，组装的Zn||VOPO₄电池可提供136 Wh kg⁻¹，并在超过6000次循环中保持其容量的88.7%；而Zn||O₂电池可在超过300次循环中提供325 Wh kg⁻¹。

2）所组装的Zn||MnO₂全电池表现出218 Wh kg⁻¹的极高能量密度，在使用有限锌的1000次循环后容量保持率达到88.5%，进一步证明Me₃EtNOTF的优点。此外，基于该电解质的无负极Ti||Zn_xVOPO₄软包电池可以在100%放电深度下可逆运行100次循环。

参考文献

Cao, L., Li, D., Pollard, T. et al. Fluorinated interphase enables reversible aqueous zinc battery chemistries. Nat. Nanotechnol. (2021).

DOI：10.1038/s41565-021-00905-4

https://doi.org/10.1038/s41565-021-00905-4