锌电池被认为是未来电源的潜在候选，然而其锌负极上存在大量的锌枝晶/副产物以及面临缓慢的Zn²⁺转移/扩散和低能量密度等问题。

近日，暨南大学麦文杰教授，香港城市大学支春义教授首次提出了一种“阴离子陷阱”策略，通过使用β-CD作为ClO₄^-的主体试剂来改善锌离子电池的性能。

文章要点

1）理论计算、光谱表征和ITC测量明确证明了β-CD疏水内腔与ClO₄^-阴离子之间的主客体相互作用以及β-CD@ClO₄^-复合物的形成。

2）由于固定化ClO₄^-的均匀分散，Zn2⁺迁移数从0.457显著提高到0.878，显著减轻了电极表面附近的阳离子损耗，抑制了随机枝晶生长。更引人注目的是，β-CD@ClO₄^-复合物通过控制不同晶面上的生长速率，抑制Zn枝晶的出现以及包括HER和腐蚀行为在内的副反应，使得平面Zn (002)优先暴露。

3）β-CD@ClO₄^-复合物的独特结构进一步导致Zn||Zn对称电池(在1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2和5 mA cm^-2/5 mAh cm^-2下分别超过1000 h和350 h，超过10倍增强)和Zn-MnO2全电池(比容量最大增强57%，1000次循环的长循环时间和63.9%的保留率)的性能显著提高。

这项工作强调了控制含水电解质中阴离子行为以实现无枝晶锌沉积的重要性，并为电解质设计提供了新的见解，以实现水系电池的高性能。

参考文献

Meijia Qiu, et al, Anion-trap Engineering toward Remarkable Crystallographic Reorientation and Efficient Cation Migration of Zn Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210979

https://doi.org/10.1002/anie.202210979