盡管水系鋅電池由于其本身的安全性，已經(jīng)成為鋰離子電池的一個(gè)更可持續(xù)的替代品，但其實(shí)際應(yīng)用受到枝晶形成和析氫反應(yīng)的限制。
北京理工大學(xué)陳人杰和李麗等首次將一種稀土金屬型添加劑–氯化鈰（CeCl3）應(yīng)用于鋅電池，以作為一種有效、低成本、綠色的電解液添加劑，在鋅凸起周?chē)纬蓜?dòng)態(tài)靜電屏蔽層，以誘導(dǎo)鋅的均勻沉積。
具體而言，CeCl3作為添加劑被引入到ZnSO4水系電解液中。原位光學(xué)顯微鏡和原位差分電化學(xué)質(zhì)譜法（DEMS）成功地證實(shí)了CeCl3添加劑可以有效地抑制Zn枝晶的生長(zhǎng)和析氫反應(yīng)。
此外，實(shí)驗(yàn)表征、第一原理計(jì)算和有限元模擬揭示了抑制Zn枝晶的基本機(jī)制：Ce3+可以?xún)?yōu)先選擇性地吸附在Zn負(fù)極的表面，形成H2O貧乏的電雙層，并通過(guò)靜電屏蔽效應(yīng)抑制隨后的枝晶生長(zhǎng)和析氫反應(yīng)。
受益于電解液添加策略，含有CeCl3的Zn-Zn對(duì)稱(chēng)電池在電流密度為2 mA cm-2時(shí)可以實(shí)現(xiàn)2600小時(shí)循環(huán)，在電流密度為40 mA cm-2時(shí)甚至可以實(shí)現(xiàn)3.6 Ah cm-2的沉積。當(dāng)與商業(yè)LFP正極匹配組裝成全電池時(shí)，它可以在電流密度為2 C的情況下，在400次循環(huán)后提供80%的高容量保持率。
所有的結(jié)果都明顯優(yōu)于無(wú)添加劑的情況，表明了這種新型陽(yáng)離子CeCl3添加劑的卓越電化學(xué)特性。這項(xiàng)工作不僅提供了一條解決鋅負(fù)極問(wèn)題的途徑，而且還擴(kuò)大了AZBs電解液添加劑的視野。
A Self-Regulated Electrostatic Shielding Layer toward Dendrite-Free Zn Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202203104
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