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第一作者：Qingshun Nian

通訊作者：任曉迪

通訊單位：中國科學技術大學

論文速覽

不可控的鋅沉積和析氫極大地破壞了鋅陽極的可逆性。之前的電解質設計集中于抑制H₂O反應性，然而，在電池日歷老化和循環過程中堿性副產物的積累仍然會惡化電池性能。

本論文針對可充水系鋅電池（RAZBs）中鋅陽極的可逆性問題，提出了一種新的策略。

研究團隊通過在傳統水系電解液中加入強Br?nsted酸—雙（三氟甲烷磺酰）亞胺（HTFSI）作為添加劑，成功地改善了鋅陽極的界面化學，抑制了鋅的持續腐蝕反應，并促進了均勻的鋅沉積。

這種富含疏水性TFSI-陰離子的電解液在鋅|電解液界面創造了一個貧水微環境，從而抑制了鋅的腐蝕反應，并誘導形成了富含ZnS的界面。這種高酸性電解液展示了高達99.7%的鋅沉積/剝離庫侖效率，并在1 mA cm^–2的電流密度下表現出卓越的穩定性。

此外，Zn || ZnV₆O₉全電池在2000個循環后展示了76.8%的高容量保持率。

圖文導讀

圖1：鋅表面反應機理圖。

圖2：通過分子結構圖、靜電勢圖、pH監測、SEM和EDS元素分布，HTFSI添加劑對鋅金屬自腐蝕反應的影響，以及對電解液pH、電極表面產物和鋅沉積的影響。

圖3：不同電解液中鋅沉積/剝離的電化學穩定性測試結果。

圖4：陽極和陰極的表征。

圖5：Zn || ZVO全電池在不同電解液中的電化學性能。

圖6：1 m ZnSO₄ + 0.1 m HTFSI電解液中鋅-電解質界面的界面研究。

總結展望

本研究成功地通過在電解液中加入強Br?nsted酸HTFSI，顯著提高了鋅金屬陽極的可逆性和穩定性。通過創建一個疏水的界面環境和富含ZnS的保護層，有效地抑制了鋅的腐蝕反應和不均勻沉積。

這項工作不僅為提高RAZBs性能提供了新的策略，也為其他金屬陽極的穩定性改進提供了有價值的見解。未來的研究可以進一步探索類似的策略，以實現更高效、更穩定的能源存儲系統。

文獻信息

標題：Highly reversible zinc metal anode enabled by strong Br?nsted acid and hydrophobic interfacial chemistry

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48444-5

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