​北化工陈仕谋EES：离子液体添加剂延长锌电池35倍循环寿命！

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本文在锌金属电池的负极和正极的界面上构建了一个自适应的电双层（EDL）。

​北化工陈仕谋EES：离子液体添加剂延长锌电池35倍循环寿命！
两性离子液体（ZIL）含有共价结合的阳离子和阴离子分子，具有潜在的电化学应用。
北京化工大学陈仕谋等通过在电解液中加入ZIL添加剂，在锌金属电池的负极和正极的界面上构建了一个自适应的电双层（EDL）。
​北化工陈仕谋EES：离子液体添加剂延长锌电池35倍循环寿命！
图1. 电解液设计
具体而言，在电解液中加入ZIL后，在电场作用下，阳离子和阴离子分子可以选择性地聚集在电极表面，从而在锌负极上形成动态静电屏蔽层，而在正极上形成独特的贫水界面。对一系列ZIL的筛选表明，3-（1-甲基咪唑）丙烷磺酸酯（ImS）增强了循环稳定性，因为咪唑阳离子的π-π堆积形成的动态静电屏蔽层可以调节均匀的锌沉积，并通过ImS的磺酸盐提供新的Zn2+传输通道。
原位表征和模拟计算的结合表明，ImS添加剂占据了有限的成核友好位点，迫使Zn2+沉积在更多的相邻位点上，从而改变了Zn2+在EDL中的传输路径。此外，正极材料的溶解也被正极上的自适应EDL明显抑制。
​北化工陈仕谋EES：离子液体添加剂延长锌电池35倍循环寿命！
图2. 半电池性能
因此，受益于上述策略，Zn//Zn电池实现了无枝晶的沉积/剥离，与基础电解液相比，运行寿命提高了35倍（3500小时），并且在高电流密度（10 mA cm-2, 20 mAh cm-2）下，Zn的利用率超高（85%）。
此外，Zn/NaV3O8·1.5H2O全电池显示出超快的充放电速度（在20A g-1条件下进行3000次循环后容量保持率为88%），并在高质量负载正极（10.16 mg cm-2）下表现出3.38 mAh cm-2的超高面容量（540次循环后保持率为91.15%）。
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图3. Zn//NVOH电池性能
Engineering Self-adaptive Electric Double Layer on Both Electrodes for High-Performance Zinc Metal Batteries. Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/d2ee02687b
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