​北大/深大等Nano Letters：高稳定性水相锌离子电池的纳米级超细锌金属阳极

水性锌电池（AZB）由于其高理论容量、低氧化还原电位和安全性被认为是一种很有前途的储能技术。然而，金属锌表面发生的枝晶生长和副反应会导致电池低循环寿命，进而限制了AZB的发展。

在此，北京大学潘锋教授、深圳大学杨金龙教授、伦敦大学学院Thomas S. Miller等人报道了利用乙二醇单甲基醚（EGME）分子调控锌成核和生长过程，通过降低电解质表面张力和钝化金属锌来制备超细颗粒无枝晶锌金属负极的新方法。

图1. 理论研究

具体而言，在传统ZnSO₄电解液中引入有机分子EGME，其既能与Zn²⁺离子配合来调节溶剂化结构，还能在金属Zn表面进行化学吸附，进而可控地增加锌成核和生长的驱动力，促进均匀沉积，防止副反应。

结果表明，经改性的锌金属负极可实现99.5%的高平均库伦效率，并可提高8800次（366天）以上的超长期循环稳定性。AC（活性炭）|| Zn全电池也显示出出色的循环性能，在10000次循环中容量衰减可以忽略不计，组装的软包电池在1000次循环中保持接近100%的保留率，而全ZnVO||Zn电池表明EGME与最先进的ZIB正极兼容。

这种控制锌负极界面结构和提高AZB稳定性的简单方法，为理解应用电池系统中锌成核和生长的机制指明了方向，同时为实际管理阻碍AZB和其他储能系统商业化的负极不稳定性问题提供了一条途径。

图2. 半电池和全电池的电化学性能

Nanoscale Ultrafine Zinc Metal Anodes for High Stability Aqueous Zinc-Ion Batteries，Nano Letters 2023 DOI：10.1021/acs.nanolett.2c03919