复旦大学晁栋梁/周万海、南洋理工大学张宝,发表AM!

尽管水系电解液赋予了电池安全运行、低成本制造和高离子导电性的优点,但水引起的腐蚀,包括自发的化学和电化学析氢腐蚀,会不利地影响电池的寿命和倍率性能。目前仍然缺乏用于定性评估腐蚀行为的基准选择标准。

2025年3月3日,复旦大学晁栋梁/周万海、南洋理工大学张宝在国际期刊Advanced Materials发表题为《Benchmarking Corrosion with Anionic Polarity Index for Stable and Fast Aqueous Batteries Even in Low-Concentration Electrolyte》的研究论文。

通过理论模拟,作者提出了一种阴离子极性指数(API)策略,通过同时调控界面和溶剂化水来抵抗腐蚀,从而实现稳定且快速的水系锌电池(ZABs)。在此,作为概念验证,研究人员优先选择了一种低成本的锌盐,即0.5 m的锌双(4-羟基苯磺酸盐)(Zn(HBS)₂),其具有低API阴离子。结合原位光谱和电化学分析揭示了即使在低浓度电解液中,低API阴离子也能减少内赫姆霍兹平面的界面水,屏蔽化学水解离。同时,它们进入Zn²⁺的溶剂化鞘,降低了溶剂分离的离子对,抑制了电化学腐蚀。研究发现,精心设计的API筛选锌盐赋予了50 mA cm⁻²(119.1 mV极化)的快速镀层动力学、99.8%的高库仑效率、无枝晶循环超过1600小时,以及Zn-V电池超过5000次循环的延长寿命。

这些结果提供了新的指标,可以为大规模能源存储的ZABs成功提供基准。

Benchmarking Corrosion with Anionic Polarity Index for Stable and Fast Aqueous Batteries Even in Low-Concentration Electrolyte, Advanced Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202501049.

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