水系锌离子电池（AZIBs）安全、廉价、无污染，是未来大规模可持续储能的一个有前途的候选储能技术之一。然而，在常规AZIBs设置中，Zn金属负极遭受氧化腐蚀、与电解质的副反应、操作期间无序的枝晶生长，并因此效率低和寿命短。
基于此，澳大利亚格里菲斯大学张山青教授，Yu Lin Zhong发现，通过多种机制的组合，在ZnSO4电解质(空白电解质)中吹扫CO2气体可以有效稳定Zn负极。
文章要点
1）首先，CO2气体使电解质中溶解的O2最少，从而抑制了Zn负极的氧化腐蚀。其次，在电解液中添加CO2气体，通过生成H2CO3缓冲了局部升高的pH，从而抑制了副反应。第三，CO2促进了ZnCO3层的形成，这是阻碍枝晶生长、副反应和Zn负极表面腐蚀的物理屏障。
2）当在对称电池中测试时，所得到的稳定且无枝晶的Zn电极在40 mA cm−2的超高电流密度下实现了超过32,000次循环(1600小时)的出色性能。与空白电解液相比，寿命延长了近50倍。此外，在电流密度为2和10 mA cm−2时，其平均CE为99.7%。作为概念验证，开发的Zn负极/V2O5正极对表现出1000次循环的高循环稳定性和5 A g−1的超快充放电电流密度。
综上所述，这项研究提出使用CO2气体作为廉价的电解液添加剂，显著提高了Zn负极稳定性，为AZIBs作为下一代储能装置的实际采用提供了技术基础。
参考文献
Yuxuan Zhu, et al, Ultrastable Zinc Anode Enabled by CO2‑Induced Interface Layer, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05124
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05124
