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?浙大陸盈盈/黃靖云ACS Nano：微量添加劑的原子釘扎對高可逆金屬鋅負極界面溶劑化的影響

水系鋅金屬電池因其能量密度高、成本低而被認為是有前途的儲能器件。不幸的是，這種巨大的潛力受到鋅枝晶生長和副反應的影響。

在此，浙江大學陸盈盈，黃靖云等人引入微量甜蜜素（CYC-Na）作為電解質添加劑，據此提出了原子釘扎誘導的界面溶劑化機制來研究微量添加劑的影響。具體來說，-NH-和-SO₃基團的共吸附克服了環翻轉效應，并將CYC陰離子固定在Zn負極表面，從而顯著改變了界面處的Zn²⁺溶劑化。

該過程使表面Zn²⁺通量均勻化，并減少表面上的H₂O和SO₄^2-含量，從而消除副產物并促進Zn沉積。含有微量CYC-Na的電池可穩定循環3650小時，并且在56.9%的高放電深度下循環330小時。

圖1. 界面和溶液中的溶劑化過程

總之，該工作引入微量的CYC-Na添加劑改善AZMBs中鋅負極的可逆性，結果表明，微量的CYC通過強烈的?SO₃吸附在鋅負極表面。由于?NH–對鋅負極也具有很高的親和力，?NH–和?SO₃的共吸附克服了環翻轉效應，并將CYC平行于鋅負極表面固定。平行模式擴大了單個CYC所占據的表面積，使微量的CYC形成足夠的吸附層，誘導Zn²⁺的均勻沉積。

由于這種效應，微量的CYC-Na添加可以實現沿(002)取向的鋅沉積，抑制鋅枝晶生長和表面鈍化。在20 mA cm^–2，10 mAh cm^–2和DOD為56.9%時，電池壽命保持在330小時以上。使用改性電解液組裝的Zn||V₂O₅全電池可穩定循環1000次，且負極表面平坦。因此，該工作提出的機制將為AZMBs中微量添加劑的研究提供借鑒。

圖2. 電池性能

Atomic Pinning of Trace Additives Induces Interfacial Solvation for Highly Reversible Zn Metal Anodes， ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c07257

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