鋅金屬陽極的長期可逆沉積/剝離是水系鋅離子電池（ZIB）的關(guān)鍵。然而，陽極/電解質(zhì)界面不受控制的電沉積和發(fā)生的副反應(yīng)限制了這一研究。

圖1. 材料表征

浙江大學(xué)陸俊等在金屬配位化學(xué)的指導(dǎo)下，提出將含有大量親鋅基團的有機化合物-二苯胺磺酸鈉（DASS）作為一種電解液添加劑，以引導(dǎo)穩(wěn)定的可逆鋅沉積。光譜表征和計算表明，鋅陽極電化學(xué)性能的提高應(yīng)歸因于DASS分子與鋅表面的化學(xué)吸附，而不是DASS對鋅離子溶劑化結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，因為DASS分子中含有許多具有孤對電子的氮（N）原子和硫（S）原子，可使Zn原子與DASS之間產(chǎn)生強烈的配位效應(yīng)（Zn─N，Zn─S），并在Zn表面原位形成DASS吸附層。

這種DASS層能有效抑制Zn²⁺的二維擴散，促進Zn表面的三維擴散，從而抑制Zn的不均勻沉積和枝晶突起。此外，吸附的DASS層還能阻止H₂O與陽極的親密接觸，并占據(jù)活性H₂O分子的分解位點，從而抑制界面副反應(yīng)（HER、腐蝕和副產(chǎn)物等）。

圖2.?半電池性能

結(jié)果，在含DASS的電解液中監(jiān)測到對鋅金屬陽極的枝晶和副反應(yīng)有明顯的抑制作用。因此，含有0.02 m DASS的對稱電池在1 mA cm^-2（1 mAh cm^-2）條件下可穩(wěn)定循環(huán)2400小時，在20 mA cm^-2（20 mAh cm^-2）條件下可穩(wěn)定循環(huán)250小時，并且在5 mA cm^-2（5 mAh cm^-2）條件下具有卓越的可逆性，CE為99.44。

此外，Zn//VO₂全電池在1 A g^-1的條件下循環(huán)500次后容量保持率提高至68.9%。這項研究為在水系可充鋅離子電池中實現(xiàn)高可逆鋅金屬陽極的界面雙配位效應(yīng)提供了一個新的視角。

圖3.?全電池性能

Interfacial Double-Coordination Effect Guiding Uniform Electrodeposition for Reversible Zinc Metal Anode. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302770