金属锌（Zn）被认为是一种理想的水系电池负极材料，但其可逆性因锌沉积不致密和枝晶以及界面寄生反应而恶化。

近日，河北大学Ning Zhang将胆碱（Ch⁺）阳离子引入到电解液中，可以在无压电解槽中实现空间致密、非树枝状和无腐蚀的锌电极，即使在高面积容量（5.0和10.0 mAh cm^-2）下也是如此。该策略适用于各种锌盐基水溶液(如1 M ZnSO₄, Zn(CH₃COO)₂和ZnCl₂）。

文章要点

1）研究发现，体积较大的Ch⁺离子通过在锌表面的良好吸附，产生了均匀沉积锌的“平坦效应”，并在锌附近形成了H₂O贫电双电层。此外，带有-OH基团的Ch⁺离子破坏了水的原始氢键网络，减少了H₂O引起的副反应，并通过与H₂O形成H键促进了锌离子的去溶剂化。

2）结果表明，在优化的1 M ZnSO₄+4 M Ch⁺电解液中，Zn电极在Zn//Cu电池中具有99.6%的库仑效率，在1.0 mA cm^-2，1.0 mAh cm^-2的Zn//Zn电池中可循环稳定在2000 h以上。

本工作为紧凑型无枝晶锌电池的设计提供了一种新的策略。

参考文献

Xueyu Nie, et al, Cholinium Cations Enable Highly Compact and Dendrite-Free Zn Metal Anodes in Aqueous Electrolytes, Adv. Funct. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adfm.202203905

https://doi.org/10.1002/adfm.202203905