由于负极/电解质界面（AEI）的不稳定性，锌（Zn）负极的库仑效率（CE）较低，枝晶形成严重。研究表明，循环前形成的双电层（EDL）结构对在Zn表面形成稳定的固体电解质界面（SEI）具有重要意义，然而以往关于Zn负极稳定性的研究很少。
近日，湖南大学陈小华教授，Zhixiao Liu报道了首次将一种名为糖精（Sac）的新型电解质添加剂引入到ZnSO4水溶液中，证明了Sac是一种优良的界面稳定剂。
文章要点
1）第一性原理计算结果表明，Sac衍生的阴离子在Zn表面比水分子具有更高的吸附能，使Zn表面附近形成贫H2O的EDL。这种独特的含有Sac衍生阴离子的EDL不仅通过隔离Zn表面的水而起到副反应抑制剂的作用，而且通过调节Zn离子在Zn表面的扩散而起到抑制枝晶的作用。此外，循环过程中Sac阴离子会分解形成独特的固体人工界面，从而调节Zn2+的沉积行为。
2）得益于独特的EDL，基于Sac/ZnSO4电解液的Zn|Zn对称电池在电流密度为10 mA cm−2时具有550 h的超长循环寿命，容量为10 mAh cm−2，相当于2.75 Ah cm−2的超高累积电镀容量，大约是使用裸ZnSO4电解液电池的14倍。即使在40 mA cm−2的高电流密度下测试，它仍然可以循环220次以上。更重要的是，基于SAC/ZnSO4电解液中测试的Zn|Cu半电池库仑效率高达99.6%，表明镀Zn/剥离过程具有良好的可逆性。
3）在循环寿命稳定的Zn-MnO2全电池中，Sac进一步突出了其积极作用。此外，该Sac添加剂也可用于有效保护锂金属负极，从而显示出巨大的大规模应用潜力。
参考文献
Cong Huang, et al, Stabilizing Zinc Anodes by Regulating the Electrical Double Layer with Saccharin Anions, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202100445
https://doi.org/10.1002/adma.202100445
