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金屬鋅 (Zn) 負(fù)極在水系電池中具有廣闊的前景，但由于缺乏穩(wěn)定的固體電解質(zhì)中間相 (SEI) 層，因此會出現(xiàn)枝晶生長和水引起的副反應(yīng)。

在此，北京科技大學(xué)劉永暢與河北大學(xué)張寧等人提出了一種有效的策略，即通過在由三氟甲磺酸鋅鹽和磷酸三乙酯溶劑組成的有機電解液中電化學(xué)預(yù)循環(huán)Zn電極，在Zn電極上原位構(gòu)建堅固的有機-無機雜化SEI（表示為SEI-Zn）。

形成的SEI具有富含有機物的外層和由有機電解液的還原分解產(chǎn)生的富含無機 Zn₃(PO₄)₂-ZnF₂-ZnS的內(nèi)層，它可以將活性Zn與體相電解液分離，并促進快速和均勻的Zn²⁺擴散。

圖1. Zn²⁺電鍍行為的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征

當(dāng)定制的SEI-Zn應(yīng)用于水系體系時，顯著抑制了析氫反應(yīng)和Zn腐蝕，同時實現(xiàn)了無枝晶Zn沉積。SEI的存在使對稱Zn//Zn電池的壽命分別在1.0 和10.0 mA cm^-2下延長了2500和450小時，優(yōu)于裸Zn負(fù)極電池。

此外，扣式和軟包SEI-Zn//V₂O₅?nH₂O全電池均表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)耐久性。這項工作將啟發(fā)用于穩(wěn)定水系電池的金屬負(fù)極SEI的設(shè)計。

圖2. 鋅基全電池的電化學(xué)性能

Zinc anode stabilized by an organic-inorganic hybrid solid electrolyte interphase, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.021

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劉永暢/張寧EnSM：穩(wěn)定Zn負(fù)極的有機-無機混合SEI

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