可充电水基锌离子电池具有容量大、成本低、安全性高、可持续发展等优点，可用于大规模储能。然而，由于缺乏合适的固体电解质界面层（SEI），锌金属负极存在枝晶生长和副反应等缺点。

近日，与传统的通过分解溶剂或盐离子来设计原位SEI不同，澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授，毛剑锋首次报道了一种新的电解质设计策略，成功在锌电极上原位形成了SEI保护层。

文章要点

1）研究发现，在传统电解质（1 M Zn(CF₃SO₃)₂）中加入少量的Zn(H₂PO₄)₂盐可以在Zn表面原位形成致密而均匀的SEI层（Zn₃(PO₄)₂·4H₂O）（磷锌矿）。这种原位生成的SEI（厚度为140 nm）具有高的界面稳定性、Zn²⁺迁移数和Zn²⁺电导率，不仅通过将活性Zn从体电解质中分离出来抑制了副反应，而且保证了均匀和快速的无Zn枝晶沉积的Zn²⁺迁移动力学。

2）结果表明，由于原位SEI保护的Zn（SEI-Zn）的无副反应和无枝晶镀Zn/剥离过程，相比于基础电解液（1 M Zn(CF₃SO₃)₂），所设计的电解质（DE）（1M Zn(CF₃SO₃)₂+25×10⁻³ M Zn(H₂PO₄)₂）中的锌电极的CE和循环稳定性都得到了显著提高。此外，该电解质设计策略适用于ZnSO₄体系的电解质，因而具有通用性，即通过原位SEI层实现稳定的锌电极。

3）在实际测试条件下，采用超薄Zn负极（10 µm），低E/C（9 µL mAh^-1）和低N/P（2.3）的Zn / V2O5全电池可在超过500次循环中，实现94.4％的高容量保持率。

这项工作不仅首次成功实现了在水系锌电池中原位构建SEI层，也是在实际条件下获得高性能AZIBs的第一次成功尝试，为先进的水系储能应用开辟了一条新的途径。

参考文献

Xiaohui Zeng, et al, Electrolyte Design for In Situ Construction of Highly  Zn²⁺-Conductive Solid Electrolyte Interphase to Enable High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries under Practical Conditions, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202007416

https://doi.org/10.1002/adma.202007416