博士生李传琳在《Advanced Energy Materials》上发表文章

近日，本课题组博士生李传琳在水系储能领域取得重要研究进展，相关工作以题为“Highly Reversible Zn Metal Anode Securing by Functional Electrolyte Modulation”的研究论文发表于顶级期刊Advanced Energy Materials上，中科院一区，影响因子27.8。博士研究生李传琳为论文第一作者，王成刚副教授和徐锡金教授为共同通讯作者，济南大学为第一完成单位。

由于锌离子电池具有高理论容量(820 mAh g^-1/5855 mAh cm^-3) 和理想的电化学氧化还原电位(-0.762 V vs.SHE)，其商业化潜力巨大。然而，锌负极界面上的副反应阻碍了锌离子电池的长期运行，限制了其大规模应用。本论文通过采用少量的4-氨基苯磺酸钠(SABS)添加剂诱导Zn²⁺的均匀沉积，从而抑制界面处副反应的发生。SABS的优先吸附促进了贫水内亥姆霍兹层的形成，从而抑制了Zn负极表面游离H₂O的析氢腐蚀。此外，由于SABS具有较低的最低未占据分子轨道能级，可以进一步在原位优先分解成固体电极/电解质界面(SEI)层，以调节Zn²⁺的电化学沉积/剥离行为，大大提高了Zn//Zn对称电池的循环寿命。基于此优化策略，组装的Zn||I₂全电池在20000次循环后，仍然具有92.4%容量保持率。同时，组装的软包电池(4×5 cm²)在5 mA cm^-2下经820次循环后，容量保持率超过了99.1% (63 mAh)。

        图1. 锌离子溶剂化结构及双电层的调控表征   

                       图2. SEI的结构和组成表征

              图3. Zn负极表面的沉积动力学和耐腐蚀性表征

                         图4. Zn负极沉积的形貌表征

            图5. Zn//Zn对称电池在ZnSO₄+SABS电解液中的电化学性能

               图6. Zn||I₂全电池在ZnSO₄+SABS电解液中的电化学性能

文章链接：Chuanlin Li, Xixi Zhang, Guangmeng Qu, Shunshun Zhao, Hongjie Qin, Dingzheng Li, Na Li, Chenggang Wang*, Xijin Xu*. Highly Reversible Zn Metal Anode Securing by Functional Electrolyte Modulation. Advanced Energy Materials. 2024, https://doi.org/10.1002/aenm.202400872.