【锌电池】JACS：固体电解质界面稳定锌金属负极

金属负极（锂、钠、锌）的库仑效率和循环寿命受到不可控的枝晶生长和二次金属电池副反应的严重限制。

近日， 河南大学赵勇教授，中科院理化技术研究所闻利平研究员 以Zn负极上镀锌/剥离行为的调控作为模型系统，展示了阴离子浓度梯度（ACG）辅助的通过磺酸聚合物和Zn金属的原位化学反应形成的SEI层可以在金属负极上实现其超高离子电导率。

文章要点

1 ） 研究发现，与磺酸盐分布均匀的SEI层相比，ACG-SEI层丰富了SEI与金属锌界面上的锌离子物种，加速了锌离子通过电解液向金属的迁移。同时，由于静电屏蔽作用，电解质中的阴离子很难穿透ACG-SEI层，有效地抑制了副反应。

2 ） 实验结果显示，ACG-SEI层保护的Zn（ACG-SEI/Zn）金属在20 mA cm ⁻² 的大电流密度下，连续无枝晶电镀/剥离的超长循环寿命超过2000 h，容量为5 mAh cm ⁻² ；在对称电池中，在80 mA cm ⁻² 的超高电流密度下，容量为30 mAh cm ⁻² ，大放电深度(51%)的长循环寿命超过800 h。此外，ACG-SEI保护层保护的锌阳极使锌/铜电池能够在超过2000次循环中实现99.8%的高平均CE，并且没有枝晶积累。

这项研究成功地将ACG-SEI/Zn负极应用于Zn/Mn电池和Zn-活性碳（Zn/AC）混合超级电容器中，提高了电池的循环寿命。

参考文献

Xiaofeng He, et al, Anion Concentration Gradient-Assisted Construction of a Solid−Electrolyte Interphase for a Stable Zinc Metal Anode at High Rates, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01815

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01815