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鋅負極的適度可逆性是水性鋅離子電池中長期存在的挑戰，推動了對合適電解質添加劑的不斷探索。對于穩定的鋅負極，在多種界面反應中建立均勻沉積至關重要，包括抑制副反應和促進鍍鋅工藝。海藻糖由于其維持生物穩定性的機制而引起廣泛關注。

在此，南京大學周豪慎教授團隊首次報道了海藻糖在電解質改性中的跨學科應用。通過理論計算和多種原位技術相結合，不僅說明了添加劑對電解質氫鍵網絡的調控，更證明了其在促進界面反應動力學方面的關鍵作用。

由于析氫反應的抑制和界面鋅沉積動力學改善，在海藻糖改性的電解質中實現了(002)晶面暴露的平整致密鋅沉積，從而提高了鋅負極溶解沉積過程的可逆性。

圖1. 海藻糖對界面過程的調控

總之，通過對微生物自我防衛機制進行延伸，該工作探討了海藻糖在電解質調控中的應用。揭示了海藻糖在提高鋅負極可逆性中的多重作用，包括氫鍵破斷劑、溶劑化調節劑和界面反應促進劑。

從熱力學角度看，海藻糖由于具有豐富的氫鍵位點和較強的Zn²⁺捕獲能力，不僅可以破壞H₂O的氫鍵網絡，降低其還原活性，還可以弱化Zn²⁺的溶劑化環境，促進脫溶劑化過程進行。

在動力學方面，THL分子的界面吸附層也作為Zn²⁺脫溶劑的助力，提供均勻高效的鋅離子流，解鎖Zn的沉積/剝離動力學限制，最終實現了具有可逆性的均勻Zn沉積。在Zn/Cu電池中表現出99.8%的平均CE和超過1500 h(9.0% DOD)的穩定循環。

同時提高了Zn對稱電池的倍率性能和貧電解液下的循環穩定性。THL添加劑的適用性也在ZVO正極的全電池中得到了證明，實現了倍率性能提高和2000次穩定循環。因此，該項工作為探索面向穩定鋅負極的添加劑提供了新的見解。

圖2. 海藻糖對全電池性能的改善

A Bio-Inspired Trehalose Additive for Reversible Zinc Anodes with Improved Stability and Kinetics, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202310143

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?周豪慎團隊Angew.：仿生海藻糖添加劑改進可逆鋅負極的穩定性和動力學

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