發(fā)展安全環(huán)保、低成本、高性能的儲能系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。水系鋅離子電池(ZIBs)由于其固有的安全性、低成本和環(huán)境友好性，被認(rèn)為是極具潛力的下一代儲能技術(shù)。然而，鋅負(fù)極枝晶生長、腐蝕和析氫等問題嚴(yán)重阻礙了水系ZIBs的實(shí)際應(yīng)用。目前，改善鋅負(fù)極穩(wěn)定性的策略大多集中于負(fù)極改性，較少關(guān)注正負(fù)極界面的協(xié)同調(diào)控。 清華大學(xué)深圳國際研究生院康飛宇教授團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的策略，利用二乙烯三胺五乙酸鈉鹽 (DTPA-Na) 作為電解液添加劑，在鋅負(fù)極和MnOOH正極上分別構(gòu)建了穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)和正極電解質(zhì)界面(CEI)。 該策略的獨(dú)特之處在于DTPA-Na的雙功能性：一方面，DTPA-Na能夠調(diào)控鋅離子的溶劑化結(jié)構(gòu)，并優(yōu)先在鋅負(fù)極表面還原，形成多層結(jié)構(gòu)的SEI，從而有效抑制界面副反應(yīng)，促進(jìn)均勻的鋅沉積，抑制枝晶生長；另一方面，DTPA-Na可以與正極溶解的Mn2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，在正極表面形成Mn-DTPA絡(luò)合物CEI，有效抑制活性物質(zhì)溶解和副反應(yīng)發(fā)生，從而提高電池的循環(huán)壽命和抑制自放電現(xiàn)象。
圖：DTPA-Na 協(xié)同構(gòu)建 SEI/CEI，提升鋅離子電池性能。 通過一系列表征手段和電化學(xué)測試，該團(tuán)隊(duì)證實(shí)了DTPA-Na在負(fù)極和正極分別構(gòu)建了穩(wěn)定的SEI和CEI。修飾后的 Zn//MnOOH 全電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，循環(huán)壽命超過5000次，自放電720小時(shí)后容量保持率高達(dá)98.61%，顯著優(yōu)于未改性的電池體系。 該研究提出了一種通過電解液添加劑協(xié)同構(gòu)建SEI/CEI來提升ZIBs性能的新策略，為設(shè)計(jì)高性能水系ZIBs邁向?qū)嵱没峁┝酥匾梃b。 圖注：DTPA-Na添加劑通過在鋅負(fù)極形成SEI和在MnOOH正極形成CEI來提高水系ZIBs的性能。 論文信息 Transforming Zinc-Ion Batteries with DTPA-Na: A Synergistic SEI and CEI Engineering Approach for Exceptional Cycling Stability and Self-Discharge Inhibition Yongfeng Huang, Hao Yan, Wenbao Liu, Feiyu Kang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202409642
