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南大周豪慎Angew.：CE近100%！海藻糖添加剂助力Zn-Cu电池

来源：时间：2023-08-28 10:47:19 浏览：1352次

第一作者：Haoyu Li

通讯作者：周豪慎教授、郭少华教授

通讯单位：南京大学

DOI: 10.1002/anie.202310143

01

研究背景

锌（Zn）负极的中等可逆性是锌离子电池中的长期挑战，促进了合适的电解质添加剂的探索。对于稳定的Zn负极，在多个界面反应中构建光滑沉积的绝对优势至关重要，包括抑制侧寄生反应和促进Zn电镀过程。基于此，南京大学周豪慎教授和郭少华教授等人首次将海藻糖（THL）引入水电解质中以稳定Zn负极，研究了海藻糖在抑制析氢和加速Zn沉积中的关键作用。由于添加海藻糖的解锁晶体面定向沉积，通过（002）平面暴露，电沉积从薄片的随机积累变成了致密体。结果获得了高度可逆的锌阳极，在Zn-Cu电池中平均CE为99.8%，在9.0%的分离深度下超过1500 h稳定循环。

02

文章要点

1、作者将海藻糖（THL）引入水电解质中以稳定Zn阳极，实现了具有良好可逆性的Zn沉积，在Z-Cu电池中平均CE为99.8%，并在1500 h内稳定循环（9.0% DOD）。利用贫电解质提高了良好的速率性能和循环稳定性。THL添加剂的可用性也在使用ZVO正极的全电池中得到了证明，提供了2000次循环的提高速率性能和高稳定性。

2、海藻糖（THL）破坏水氢键网络，减少析氢反应（HER），水和Zn²⁺在THL上的吸附位点的不匹配也是Zn²⁺溶剂化环境较弱的原因。此外，由THL分子表层引起的各种测量证明了加速Zn沉积/溶解动力学。

3、通过从微生物学中扩展自卫机制，作者探索了海藻糖在电解质调节中的应用。首次报道了海藻糖在电解质改性中的跨学科应用。根据热力学和反应动力学原理，研究了海藻糖在抑制析氢和加速Zn沉积中的关键作用。该工作为Zn负极稳定添加剂的探索提供了新的见解。

03

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