金属锌在水性电解液中剧烈的副反应导致界面局部pH值剧烈波动，加速锌阳极击穿；因此，开发适应宽pH范围的优化策略对于改进水系锌金属电池尤为关键。
在此，德累斯顿工业大学Peixun Xiong，福建师范大学Qinghua Chen，南开大学Lingxing Zeng报道了一种由甘氨酸（Gly）添加剂调节的pH自适应双电层（EDL），具有pH依赖性电离作用，其在宽pH水性电解质中表现出优异的稳定锌阳极的能力。
文章要点
1）研究发现，Gly 离子 EDL 促进电荷载流子在弱酸性和碱性电解质中的定向迁移，从而成功抑制局部饱和。值得一提的是，深入阐明了添加剂浓度对Zn电极内亥姆霍兹平面（IHP）结构的调节作用。
2）结果表明，未经二聚化的Gly添加剂可以在IHP内形成有序且致密的垂直吸附，从而有效降低Zn2+的EDL排斥力并将H2O与阳极表面隔离。因此，具有可调节 EDL 的 Zn 阳极在较宽的 pH 值和温度范围内表现出优异的电化学性能，其中使用 ZnSO4-Gly 电解质的 Zn 对称电池具有 7000 小时的惊人循环可逆性，并且使用 ZnSO4-Gly 电解质的 Zn 对称电池的使用寿命延长了 50 倍。
3)此外，酸性锌粉||MnO2软包电池和碱性高压Zn||Ni0.8Co0.1Mn0.1O2电池和Zn|| NiCo-LDH 电池还具有出色的循环可逆性。可调谐 EDL 可实现 93% 的超高放电深度 (DOD)。
这项工作阐明了在广泛的 pH 值和温度范围内兼容的电解质添加剂的设计，这可能会给锌阳极的实际多应用场景领域带来启发。
参考文献
Chuyuan Lin, et al, Adaptive Ionization-Induced Tunable Electric Double Layer for Practical Zn Metal Batteries over Wide pH and Temperature Ranges, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c09774
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09774
