傳統(tǒng)的弱酸性鋅離子電池（ZIBs）電解質(zhì)存在許多問(wèn)題，如不良的副反應(yīng)、Zn枝晶生長(zhǎng)不均勻，導(dǎo)致庫(kù)侖效率低、比容量低、、循環(huán)穩(wěn)定性差。

基于此，中南大學(xué)吳飛翔教授等人報(bào)道了一種水性致密電解質(zhì)，即在常規(guī)的水性電解質(zhì)中加入鈣鈦礦SrTiO₃粉末，以實(shí)現(xiàn)高性能的水系ZIBs。測(cè)試結(jié)果表明，該致密電解質(zhì)在Zn/Ti半電池中表現(xiàn)出超過(guò)1000次循環(huán)的超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。此外，在擴(kuò)大的電壓范圍下，在1 A g^?1下循環(huán)500次后，致密的電解質(zhì)使Zn/MnO₂電池具有328.2 mAh g^?1的高比容量。

DFT計(jì)算結(jié)果表明，Zn(002)平面不僅可抑制枝晶生長(zhǎng)，還可抑制HER，減少表面腐蝕。計(jì)算出的H吸附自由能反映了熱中性吸附，表明HER具有較高的活性。Pt(111)的自由能為-0.16 eV，非常接近熱中性，容易發(fā)生HER。Zn(101)、Zn(100)和Zn(002)的自由能分別為0.43、0.72和1.13 eV，說(shuō)明Zn(002)不利于H原子吸附，有效抑制HER。

值得注意的是，Zn在Zn(101)和(100)平面上比在Zn(002)平面上更容易沉積，因?yàn)閆n原子在(002)的吸附能明顯高于其他兩個(gè)晶體平面，表明致密化的電解質(zhì)可以改變鋅的吸附行為，暴露更多的(002)晶體平面。

此外，Zn(002)還具有優(yōu)異的耐蝕性。從Zn平面上剝離Zn原子的廢能計(jì)算表明，Zn(002)需要的最高能量為1.84 eV。較高的觸發(fā)能量表明Zn原子之間的內(nèi)部吸引力更大。因此，Zn(002)平面具有很強(qiáng)的化學(xué)鍵以抑制腐蝕。對(duì)比其他兩個(gè)平面，Zn(002)平面的能量最高，為-1.26 eV，表明Zn(002)具有很大的潛力來(lái)減少溶劑化水分子產(chǎn)生的副產(chǎn)物。

An aqueous electrolyte densified by perovskite SrTiO₃ enabling high-voltage zinc-ion batteries. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-40462-z.