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?四單位聯(lián)合AFM：耐用/無枝晶的鋅負極，循環(huán)超1800小時!

水系鋅離子電池因其安全性、低成本和環(huán)境友好性而成為吸引人的系統(tǒng)；然而，其實際應用性因鋅枝晶的生長和副反應而受到阻礙。

圖1 電解液設計

四川師范大學賃敦敏、哈爾濱工業(yè)大學Ruyi Zhao、電子科技大學胡強、東華大學劉書德等采用一種雙重功能電解液添加劑，即乙酰丙酮（AT），以同時調(diào)節(jié)溶劑化結(jié)構(gòu)和負極-電解質(zhì)界面（AEI），從而實現(xiàn)持久的、無枝晶的鋅負極。理論計算和實驗特征表明，AT分子可以吸附在Zn金屬表面，以重建AEI，并允許在沉積過程中在遠離Zn負極表面的位置進行[Zn(H₂O)₆]²⁺的優(yōu)先解溶劑化，這歸因于羰基官能團的強極性。

此外，AT的兩個羰基可以取代Zn²⁺初級溶劑化結(jié)構(gòu)中的兩個H₂O分子，以減少活性H₂O分子的數(shù)量，從而有效抑制Zn枝晶的生長和有害反應。

圖2 半電池性能

作為概念驗證，采用含有3體積%AT的ZnSO₄溶液的Zn-Zn對稱電池表現(xiàn)出超過1600小時（2mA cm^-2和2 mAh cm^-2）和1800小時（在1mA cm^-2、1 mAh cm^-2）的長期循環(huán)性能，明顯優(yōu)于使用純ZnSO₄電解液的電池。

此外，Zn/Cu電池提供了1800次以上的穩(wěn)定循環(huán)，同時保持了99.74%的高庫倫效率。這項研究提供了一種實用的方法，即通過利用羰基化學來抑制枝晶的生長和副反應。

圖3 全電池性能

Unraveling the Solvation Structure and Electrolyte Interface through Carbonyl Chemistry for Durable and Dendrite-Free Zn anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305683

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