第一作者：Jingwen Liu

通訊作者：王磊、李彩霞

通訊單位：青島科技大學

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電極/電解液界面的雙電層（EDL）對鋅離子電池的電化學反應起著至關重要的作用。對于鋅陽極，EDL由H₂O偶極子組成，這會導致鋅腐蝕和鈍化。

本文研究了在鋅離子電池中，通過局部電子結構工程重建電極/電解液界面的雙電層（EDL），以提高電池性能。

研究中，通過設計具有局部富電子（LER）結構的固體電解質界面（SEI），改變了電子分布，促進了Zn²⁺的快速捕獲，加速了cH₂O殼的脫溶劑化作用。LER結構對SO₄^2?產(chǎn)生靜電排斥效應，從而重建了獨特的貧H2O?EDL，抑制了副反應并改善了Zn²⁺的沉積動力學。

原位拉曼光譜直觀證實了整個沉積過程中鋅離子通量的均勻性。LER作為EDL結構的調節(jié)器，促進了平滑且快速的Zn²⁺沉積。LER@Zn//LER@Zn電池展示了超過4800小時的卓越壽命。此外，LER@Zn///MnO2電池在1500次循環(huán)后顯示出改進的循環(huán)穩(wěn)定性，容量保持在124 mAh g^?1（5 C）。

圖文導讀

圖1：LER和LEP的表征。

圖2：通過局部電子結構重建EDL。

圖3：電化學過程中鋅離子的行為。

圖4：局部電子結構的耐腐蝕性。

圖5：不同陽極的沉積動力學。

圖6：對稱和不對稱電池的性能。

圖7：全電池性能。

總結展望

本文通過局部電子結構工程成功重建了鋅離子電池中鋅陽極的雙電層結構，顯著提高了鋅陽極的循環(huán)穩(wěn)定性和電池性能。

LER@Zn陽極通過促進Zn²⁺的捕獲和脫溶劑化，同時排斥SO4^2?，實現(xiàn)了均勻的鋅沉積，從而抑制了鋅枝晶的生長和副反應。LER@Zn//LER@Zn對稱電池展示了超過4800小時的長循環(huán)壽命，而LER@Zn//MnO2全電池在1500個循環(huán)后仍保持了124 mAh g^?1的高容量。

這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)高性能、高安全性的鋅離子電池提供了新的策略，并展示了實際應用的潛力。

文獻信息

標題：Reconstruction of Electric Double Layer on the Anode Interface by Localized Electronic Structure Engineering for Aqueous Zn Ion Batteries

期刊：Advanced Energy Materials

DOI：10.1002/aenm.202401118