南洋理工范红金Joule：水系锡金属基混合离子电池

锡（Sn）金属因其对析氢反应（HER）的固有抗性，已成为多价水系金属电池有前景的候选者。然而，锡沉积不均匀和Sn²⁺/Sn⁴⁺反应可逆性差等挑战严重阻碍了水系锡金属电池的发展。

在此，新加坡南洋理工范红金，Yang Jinlin等人引入了一种主体材料—镀银垂直石墨烯（Ag-VG），其在多孔框架内结合了亲锡银位点。研究显示，该种主体增强了界面成核动力学，导致均匀的锡沉积。作者采用双相H₂O/离子液体电解质将Sn²⁺限制在水相中，避免Sn²⁺的氧化，消除了对离子交换膜的需求。通过将负载锡的Ag-VG负极和两相电解质与各种类型的正极耦合，实现了无膜的混合离子全电池，其库仑效率和循环稳定性与锌水电池相当。

图1. Sn 金属在各种衬底上沉积的可逆性评估

总之，该工作从负极和电解质两个方面设计ASB。首先，亲锡银涂层垂直石墨烯（Ag-VG）主体改善了成核动力学和均匀的锡沉积。其次，双相H₂O/离子液体（IL）电解质将Sn²⁺限制在水相中，抑制了Sn⁴⁺在正极侧的形成，并消除了离子交换膜的使用。基于此，双相电解质和Ag-VG主体与各种类型的正极（此处为卤素、LiCoO₂和Li₂MnO₄）结合，以制造全ASB表现出优异的循环稳定性和库仑效率。因此，该项工作为推进ASB的发展提供了一个简单策略。

图2. 电池性能

Highly rechargeable aqueous Sn-metal-based hybrid-ion batteries, Joule 2025 DOI: 10.1016/j.joule.2025.101820