水系锌离子电池(AZIBs)由于锌负极的界面稳定性有限,面临着诸多挑战,包括无法控制的析氢反应(HER)和过多的枝晶生长。
基于此,2025年3月20日,香港城市大学黄勃龙、洪果、张文军等人在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Binary Electrolyte Additive-Reinforced Interfacial Molecule Adsorption Layer for Ultra-Stable Zinc Metal Anodes》的研究论文。
在本研究中,作者引入了一种由皂苷和茴香醛组成的天然二元添加剂,通过重塑电双层(EDL)结构,为锌保护创造稳定的界面吸附层。
富含羟基和羧基的皂苷作为“锚点”,通过分子间氢键促进茴香醛的吸附。
与此同时,茴香醛凭借其独特的醛基,通过优先与EDL中的H*发生电催化偶联,增强对HER的抑制,从而形成坚固的无机固体电解质界面,防止枝晶形成,并且在锌沉积过程中茴香醛的结构演变得到了验证。
因此,锌对称电池在1 mA cm⁻²时展现出超长的循环寿命,可达3400小时,在10 mA cm⁻²时为1700小时。
即使在20 mA cm⁻²的电流密度下,电池也能稳定运行450小时。此外,锌离子混合电容器展现出卓越的10万次循环寿命。
这项工作提出了一种简单的协同策略,以增强负极/电解质界面稳定性,突显了其在高性能AZIBs中保护锌负极的潜力。
Binary Electrolyte Additive-Reinforced Interfacial Molecule Adsorption Layer for Ultra-Stable Zinc Metal Anodes,Advanced Materials,2025.https://doi.org/10.1002/adma.202420079