
由于负极表面会出现不可控锌枝晶生长和严重的副反应,水系锌离子电池的商业化仍面临挑战。其中,原位构建固体电解质界面(SEI)可有效提高锌负极的稳定性。

在此,北京理工大学吴川、白莹、李雨等人提出了一种新型电解质添加剂策略,以构建富含 ZnF2 的 SEI,从而调节锌负极的界面化学。研究显示,该功能性 SEI 不仅能通过阻断负极与电解质之间的副反应,还能通过其高离子导电性和优异的机械性能提高负极在大电流下的稳定性。
此外,羰基还可参与调控Zn2+的溶剂化结构和氢键网络的重构。基于此,DFMO的存在延长了锌负极的循环寿命,并使其在5 mA cm-2和1 mAh cm-2时的平均库仑效率(CE)达到99.87%。基于DFMO的Zn//NVO软包也实现了良好的循环稳定性。

图1. 电极结构表征
总之,该工作将DFMO作为电解质添加剂已优化锌金属电池性能。研究显示,DFMO分子优先在 Zn 负极上吸附并预先分解成基于 ZnF2的复合SEL层,从而实现均匀 Zn沉积并减少活性水分子的数量。此外,DFMO 可以有效调节水合 Zn2+的溶剂化结构并重建氢键网络。
基于此,用ZSO/DFMO 电解质组装的Zn//Zn对称电池在5mAcm-2和1mAhcm-2条件下可稳定循环 1950h。此外,组装的Zn//cu不对称电池在1500次循环后仍保持了99.87%的高平均CE。Zn//NVO软包电池在0.5Ag-1下稳定循环超过700次,展示了DFMO在实际应用中的潜力。因此,该工作为高性能AZIBs的构建提供新的见解。

图2. 电池性能
Biocrust-Inspired Interface Layer with Dual Functions towards Highly Reversible Zinc Metal Anode, Energy & Environmental Science 2025 DOI: 10.1039/d4ee06048b

吴 川 入选国家高层次领军人才、英国皇家化学会会士、教育部新世纪优秀人才、北京市科技新星、北京市优秀人才。任Science合作期刊Energy Material Advances副主编,2022年入选中国科技期刊卓越行动计划优秀主编;任中国储能与动力电池及其材料专业委员会副秘书长、中国发明协会理事、全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会委员。在包括Chem. Soc. Rev., Nat. Commun., Adv. Mater., Angew. Chem., Energy & Environ. Sci.等在内的学术期刊发表SCI论文230余篇;申请国家发明专利90余项,已获授权60余项。