金屬鋅被認(rèn)為是水系電池的理想負(fù)極，但其可逆性會(huì)因非致密和樹枝狀鋅沉積以及界面寄生反應(yīng)而劣化。

河北大學(xué)張寧等將帶有-OH基團(tuán)的雙功能膽堿(Ch⁺)陽離子引入水系電解液，在無壓電解池中實(shí)現(xiàn)了空間緊湊、非樹枝狀且無腐蝕的Zn電極，即使在高面容量（5.0和10.0 mAh cm^-2）下。

圖1 鋅沉積行為和電沉積形態(tài)的表征

該策略適用于各種基于鋅鹽的水系電解液（例如，1 M ZnSO₄、Zn(CH₃COO)₂和ZnCl₂）。研究發(fā)現(xiàn)，大體積的Ch⁺陽離子不僅可產(chǎn)生“流平效應(yīng)”以使Zn沉積均勻化，而且可通過在Zn表面上的有利吸收在Zn附近賦予貧H₂O的雙電層。

此外，帶有-OH基團(tuán)的Ch⁺陽離子可破壞原來的H鍵水網(wǎng)絡(luò)，以減少H₂O引起的副反應(yīng)，并通過與H₂O形成H鍵以促進(jìn)Zn²⁺脫溶劑化。

圖2 電解液結(jié)構(gòu)的表征

因此，在包含4 M Ch⁺的1 M ZnSO₄優(yōu)化電解液中，所得Zn電極在Zn//Cu電池（0.5 mA cm^-2、0.5 mAh cm^-2）的300次循環(huán)中表現(xiàn)出前所未有的99.6%鍍鋅/剝離效率，在Zn//Zn電池中的超長循環(huán)壽命，1.0 mA cm^-2和1.0 mAh cm^-2下超過2000小時(shí)。

此外，該電解液可以很好地支持Zn//PANI全電池在寬溫度范圍（-25至25°C）下的穩(wěn)定運(yùn)行。總之，這項(xiàng)工作將激發(fā)電解液設(shè)計(jì)，以開發(fā)無枝晶和緊湊的鋅電池化學(xué)。

圖3 Zn//PANI全電池的電化學(xué)性能

Cholinium Cations Enable Highly Compact and Dendrite-Free Zn Metal Anodes in Aqueous Electrolytes. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202203905