电解质阳离子添加剂策略为开发高能、长寿命的水系锌离子混合电容器提供了一条通用的途径。然而，在采用双离子电解液的锌基体系中，人们对关于储能和锌负极保护的机理还不清楚。

近日，中南大学周江教授，梁叔全教授，南洋理工大学范红金教授报道了一种具有0.1 m MgSO₄（镁离子添加剂）活性多价金属离子载流子的高性能Zn/AC混合电容器（ZnMg-0.1）。

文章要点

1）Mg²⁺在最佳浓度下的引入产生了协同积极效应。首先，其显示了一种自愈合静电屏蔽效应，以抑制负极表面的锌枝晶。重要的是，在这种Mg²⁺介导的电解液中，在交流正极上表现出金属离子和SO₄^2-的可逆吸附/脱附，同时伴随着Zn₄SO₄(OH)₆·xH₂O的可逆形成/消失。此外，额外的赝电容来源于质子与AC表面官能团的氧化还原反应，这与Zn₄SO₄(OH)₆·xH₂O的生成有关。研究人员通过一系列非原位表征和分子动力学计算验证了这些效应。

2）结果表明，基于ZnMg-0.1电解质的ZHCs在5 A g^-1的高电流密度下进行10000次循环后仍保持较高的容量（1 A g^-1下达到了154 mA h g^-1）和98.7%的容量保持率，优于以往报道的所有ZHCs。

这项工作突出了水系器件中双离子载流子储能的电解质设计朝着高能量密度和长循环寿命方向发展的可行性。

参考文献

Pinji Wang, et al, Mechanistic Insights of Mg²⁺-Electrolyte Additive for High-Energy and Long-Life Zinc-Ion Hybrid Capacitors, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101158

https://doi.org/10.1002/aenm.202101158