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水系鋅離子電池（AZIBs）具有不易燃、低成本和可持續的特點，是最有前途的電化學儲能裝置之一。然而，AZIBs存在諸多挑戰，包括在充放電過程中的枝晶生長、析氫、腐蝕和鋅負極的鈍化，因此必須克服上述挑戰才能實現其實際應用。

在此，澳大利亞格里菲斯大學張山青教授、廣東工業大學林展教授等人報道了將一種具有多羥基基團的有機小分子，即環己烷十二醇（CHD，CAS號：54890-03-8）用作水系ZnSO₄電解液的添加劑，從而有效地穩定AZIBs中的Zn負極。

作者預計CHD可用于實現以下兩個目的：首先，CHD可以與水合Zn(H₂O)₆²⁺結構發生反應形成新的水合絡離子，主要是[Zn(H₂O)_m (CHD)]²⁺，從而促進電化學鍍鋅過程中的快速去溶劑化和成核；

其次，CHD可以很容易地吸附在Zn負極上并形成保護層，這不僅有利于[Zn(H₂O)_m (CHD)]²⁺的均勻高效吸附和同時進行的電化學電鍍過程，而且防止了HER反應的發生和鈍化層的形成。接下來，作者通過實驗和DFT理論計算驗證了所提出的CHD工作機制。

圖1. CHD在電極/電解液界面上的工作機制

電化學測試結果表明，在0.1 mg mL^-1CHD的極低濃度和1 mAh cm^-2的固定電鍍容量下，Zn|Zn對稱電池在2 mA cm^-2時的可逆鋅電鍍/剝離可長達2200小時, 在 5 mA cm^-2時為1000小時，在10 mA cm^-2時為650小時。

此外，使用CHD添加劑的Zn|V₂O₅全電池在?~?5 mg cm^-2的高質量負載、2.0 A g^-1下2000次循環后可實現175 mAh g^-1的高比容量，每循環容量衰減低至0.004%。而不使用CHD添加劑的Zn|V₂O₅全電池在2000次循環后僅保持54 mAh g^-1的低比容量，每循環容量衰減高達0.03%。

因此，Zn|V₂O₅全電池在實際運行條件下如此顯著的長循環壽命和容量性能使AZIBs取得了新突破，證明了CHD添加劑對提高AZIBs性能的顯著影響。

圖2. Zn|V₂O₅全電池的電化學性能

Cyclohexanedodecol-Assisted Interfacial Engineering for Robust and High-Performance Zinc Metal Anode, Nano-Micro Letters 2022. DOI: 10.1007/s40820-022-00846-0

原創文章，作者：v-suan，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/11/6d0bd0b45d/

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張山青/林展NML: 環己烷十二醇添加劑實現穩定高性能的鋅負極！

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