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具有高安全性、低成本和生態友好優勢的水系鋅離子電池(AZIBs)在大規模儲能系統中顯示出巨大潛力。然而，鋅枝晶的副反應和劣化導致的低庫侖效率和不穩定的鋅負極阻礙了AZIBs的實際應用。

在此，安徽大學張朝峰教授&張龍海團隊等人選擇三丙二醇(TG)作為雙功能有機電解質添加劑，以顯著提高AZIBs的可逆性。

重要的是，從分子動力學理論模擬和原位電化學阻抗譜、基于同步輻射的原位傅里葉變換紅外光譜等實驗證實TG參與了Zn²⁺的溶劑化鞘層, 調節過電位和抑制副反應；同時，TG通過在鋅負極上構建吸附層來抑制枝晶的惡化并改變鋅的沉積方向。

圖1. 對溶劑化能的理論計算和AIMD模擬

總之，該工作報道了一種具有調節合適過電位的雙功能有機電解質添加劑，用于構建高度可逆的AZIBs，它可以有效抑制鋅枝晶的劣化和副反應的產生，從而形成高度可逆的Zn負極。這種對鋅負極上合適的溶劑化結構和吸附層的定量調節，以及該過程的易擴展性，可以為無枝晶、高性能和低成本的儲能系統帶來直接優勢。

具體而言，Zn/Zn對稱電池在1 mA cm^-2的電流密度下可穩定用于鋅沉積/剝離超過1100小時。在庫侖效率測試中，Zn/Cu電池可以在0.5 mA cm^-2和0.25 mAh cm^-2下1000個循環后保持99.81%的高庫倫效率。此外，三丙二醇添加劑適用于硫酸鋅和氯化鋅電解質系統。這種具有調節合適過電位的雙功能電解質添加劑的策略為開發先進的AZIBs提供了可靠的設計。

圖2. 全電池性能的評估

A Dual-Functional Organic Electrolyte Additive with Regulating Suitable Overpotential for Building Highly Reversible Aqueous Zinc Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202214538

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張朝峰/張龍海AFM：高度可逆水系鋅離子電池

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