锌金属水系电池中的枝晶生长和副产物严重阻碍了其作为一种有前途的储能器件的快速发展。

近日，暨南大学麦文杰研究员，复旦大学晁栋梁研究员报道了利用一种低成本的添加剂葡萄糖来调节典型的ZnSO₄电解液体系，以改善高性能锌离子电池（ZIBs）锌负极的可逆镀锌/剥离。

文章要点

1）结合从原子级（亚纳米）量子化学计算、分子级（纳米）从头计算、分子动力学模拟到宏观（微米）有限元分析等尺度上的实验表征和理论计算，研究人员证明了ZnSO₄溶液中的葡萄糖可以同时调节Zn²⁺和Zn负极-电解质界面的溶剂化结构。该电解质工程能够使原Zn²⁺-6H₂O溶剂化壳层中的一个H₂O分子交替，并抑制由于活性水的分解而产生的副反应。同时，葡萄糖分子倾向于吸附在锌负极表面，抑制了锌枝晶的无规生长。

2）作为概念验证，制造的对称电池和含葡萄糖电解质的Zn-MnO₂全电池比纯ZnSO₄电解液具有更高的稳定性。

这些结果为开发高性能锌基器件来设计低沉本高效的电解质工程奠定了基础。

参考文献

Peng Sun, et al, Simultaneous Regulation on Solvation Shell and Electrode Interface for Dendrite-Free Zn Ion Batteries: Achieved by a Low-Cost Glucose Additive, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202105756

https://doi.org/10.1002/anie.202105756