锌离子电池在未来的能量存储方面显示出了很大的潜力,然而其缺点,包括枝晶生长、析氢反应和局部沉积,严重阻碍了其实际应用的发展。
在此,与精心设计的结构设计和电解质研究不同,香港城市大学支春义教授引入了一种有效的百万分之一(ppm)级电解质添加剂——膦酰基乙醇酸(PPGA ),以克服锌负极在弱酸性水性电解质中的固有问题。
文章要点
1)利用吸附在锌表面的PPGA及其与邻近水分子氢键的有益相互作用,实现了在25 ℃左右的含水ZnSO4电解质中锌的稳定对称剥离/电镀,分别在1 mA·cm-2、1 mAh·cm-2和10 mA·cm-2、1 mAh·cm-2下获得362和350天的操作。
2)作为概念验证,Ah级Zn | | Zn0.25V2O5 nH2O软包电池检测了PPGA的有效性,在0.2 A g-1和约25 °C下持续250次循环而没有容量损失。Zn||Br2氧化还原液流电池在40 mA cm-2、20 mAh cm-2下运行超过800小时,平均库仑效率为98%,这归因于抑制了枝晶生长和副作用。
这项工作被认为为电解质添加剂工程的知识开辟了新的途径。
参考文献
Wang, S., Wang, S., Wei, Z. et al. A parts-per-million scale electrolyte additive for durable aqueous zinc batteries. Nat Commun 16, 1800 (2025).
DOI:10.1038/s41467-025-56607-1
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56607-1