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    南大周豪慎Angew.：CE近100%！海藻糖添加劑助力Zn-Cu電池
    來源： 時間：2023-08-28 10:47:19 瀏覽：2151次


    第一作者：Haoyu Li

    通訊作者：周豪慎教授、郭少華教授

    通訊單位：南京大學

    DOI: 10.1002/anie.202310143


    01

    研究背景

    鋅（Zn）負極的中等可逆性是鋅離子電池中的長期挑戰，促進了合適的電解質添加劑的探索。對于穩定的Zn負極，在多個界面反應中構建光滑沉積的絕對優勢至關重要，包括抑制側寄生反應和促進Zn電鍍過程。基于此，南京大學周豪慎教授和郭少華教授等人首次將海藻糖（THL）引入水電解質中以穩定Zn負極，研究了海藻糖在抑制析氫和加速Zn沉積中的關鍵作用。由于添加海藻糖的解鎖晶體面定向沉積，通過（002）平面暴露，電沉積從薄片的隨機積累變成了致密體。結果獲得了高度可逆的鋅陽極，在Zn-Cu電池中平均CE為99.8%，在9.0%的分離深度下超過1500 h穩定循環。


    02

    文章要點

    1、作者將海藻糖（THL）引入水電解質中以穩定Zn陽極，實現了具有良好可逆性的Zn沉積，在Z-Cu電池中平均CE為99.8%，并在1500 h內穩定循環（9.0% DOD）。利用貧電解質提高了良好的速率性能和循環穩定性。THL添加劑的可用性也在使用ZVO正極的全電池中得到了證明，提供了2000次循環的提高速率性能和高穩定性。

    2、海藻糖（THL）破壞水氫鍵網絡，減少析氫反應（HER），水和Zn2+在THL上的吸附位點的不匹配也是Zn2+溶劑化環境較弱的原因。此外，由THL分子表層引起的各種測量證明了加速Zn沉積/溶解動力學。

    3、通過從微生物學中擴展自衛機制，作者探索了海藻糖在電解質調節中的應用。首次報道了海藻糖在電解質改性中的跨學科應用。根據熱力學和反應動力學原理，研究了海藻糖在抑制析氫和加速Zn沉積中的關鍵作用。該工作為Zn負極穩定添加劑的探索提供了新的見解。


    03

    圖文展示

     

    圖1.THL從生物保護到Zn負極穩定的應用遷移示意圖

     

    圖2. THL的溶劑化作用

     

    圖3. THL對負極表面和鍍Zn的作用

     

    圖4.（002）平面曝光的光滑沉積形態

     

    圖5.添加THL改善Zn負極性能

     

    圖6.比較Zn-ZVO全電池在1 M ZSO和5 mM THL中的性能

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