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水系鋅離子電池由于安全性高、成本低，在下一代可穿戴電池方面具有巨大的潛力。然而，不可控的枝晶生長和可忽略的零下溫度性能阻礙了其實際應用。

在此，東華大學武培怡教授、焦玉聰研究員等人將二甲基亞砜（DMSO）作為添加劑加入ZnSO₄電解液中形成2 M ZnSO₄/H₂O-DMSO 混合電解液，其具有以下優點：

1) 對Zn²⁺具有更高的結合能，調節Zn離子溶劑化結構以避免副反應和枝晶；

2) 為Zn (002) 面提供更高的吸附能，這將引導Zn沉積形成Zn (002) 織構，而不會形成枝晶。

3) 由于DMSO和H₂O之間的氫鍵，在零度以下時電解液的凝固點降低，游離H₂O分子減少，進一步減輕副反應。

圖1. Zn²⁺溶劑化結構以及不同電解液中的成核和沉積行為

因此，對稱Zn/Zn電池可以在20°C下保持超過2100小時的穩定循環，在-20°C 下循環1200小時以上，而不會形成枝晶和副產物。

此外，Zn/MnO₂電池在20°C 下可穩定運行3000次以上，在-20°C 下可穩定運行300次以上。這項工作為設計各種溫度下的高性能和無枝晶的水系鋅離子電池提供了一種簡便可行的策略。

圖2. Zn/MnO₂全電池的電化學性能

Immunizing Aqueous Zn Batteries against Dendrite Formation and Side Reactions at Various Temperatures via Electrolyte Additives, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103195

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武培怡/焦玉聰Small：實現水系鋅電池無枝晶和副反應的電解液添加劑

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