水系锌离子电池(AZIBs)的商业化部署受到锌枝晶、析氢反应(HER)和腐蚀反应的阻碍。
基于此,2025年3月14日,广东工业大学李成超等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Engineering Aqueous Electrolytes with Vicinal S-based Organic Additives for Highly Reversible Zinc-Ion Batteries》的研究论文。
为应对这些挑战,作者引入了一种对称的含硫有机盐——3,3′-二硫代双-1-丙磺酸二钠盐(SPS),作为AZIBs的电解液添加剂。
与传统倾向于促进锌(002)晶面沉积的电解液添加剂不同,SPS通过独特的对称浓度控制吸附网络,实现锌(100)晶面的致密生长,从而使锌沉积层具有结构均匀性和致密性。
这种双功能的对称SPS添加剂通过邻近的硫原子吸附在锌表面,阻止电解液与锌负极接触,同时增强Zn²⁺的传输动力学,并通过置换溶剂化壳中的水分子来促进Zn²⁺的去溶剂化。
这种协同效应通过减轻析氢反应和腐蚀来提高锌负极的稳定性,实现了在5 mA cm⁻²、5 mAh cm⁻²条件下超过1100小时的循环稳定性,即使在15 mA cm⁻²、15 mAh cm⁻²的条件下也能稳定运行,并达到了令人印象深刻的99.41%的库仑效率(CE)。
作为验证,使用SPS添加剂的Zn/NaV₃O₈·1.35H₂O电池展现出高循环稳定性和95.5%的优异容量保持率。
这项研究为推进水系锌离子电池以及其他金属基电池的发展提供了宝贵的见解。
Engineering Aqueous Electrolytes with Vicinal S-based Organic Additives for Highly Reversible Zinc-Ion Batteries.Angew. Chem.Int. Ed., 2025.https://doi.org/10.1002/anie.202424095
