锌阳极枝晶生长、电镀剥离效率低、水溶液凝固点高等问题阻碍了水系锌离子电池的实际应用。
近日，苏州大学Tao Cheng，哈工大王殿龙教授，Bo Wang提出了一种基于两性离子渗透分子的分子拥挤电解液，通过在水电解液中添加甜菜碱（Bet）来解决上述问题。
文章要点
1）研究人员通过大量的验证测试、密度泛函理论计算和从头算分子动力学模拟发现，由于Bet可以破坏锌的溶剂化作用，并调节定向的二维锌离子的沉积，所以副反应和锌枝晶的生长受到了抑制。
2）Bet/ZnSO4电解液在Zn-Cu半电池中具有良好的可逆性，循环900次(≈1800 h)库仑效率>99.9%，在0.5 mA cm−2，0.5 mAhcm−2下，Zn-Zn电池实现无枝晶镀锌/脱锌达到4235 h。
3）此外，高浓度的Bet通过分子拥挤效应将电解液的冰点降低到−92 ℃，从而确保了水基电池在−30 ℃下稳定运行。因此，这种分子拥挤电解液的创新概念将为多功能水电解液的发展注入新的活力。
参考文献
Huaizheng Ren, et al, Molecular Crowding Effect Mimicking Cold Resistant Plant to Stabilize Zinc Anode with Wider Service Temperature Range, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202208237
https://doi.org/10.1002/adma.202208237
