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曾令興/陳慶華/熊佩勛Adv. Sci.：三功能電解液添加劑實現高倍率大容量長壽命鋅金屬負極！

水系鋅離子電池（AZIBs）由于其較高的理論能量密度和成本效益，已被認為是有前景的儲能設備。然而，循環過程中的副反應和Zn枝晶的產生限制了其實際應用。

福建師范大學曾令興、陳慶華、韓國成均館大學熊佩勛等選擇乙酸銨（CH₃COONH₄）作為一種三功能電解液添加劑，以提高AZIBs的電化學性能。

圖1 有/無CH₃COONH₄添加劑的電解液中鋅表面演化的示意圖

表征分析和計算結果都顯示，NH₄⁺和CH₃COO-表現出突出的親鋅性，可以優先吸附在Zn金屬表面，這有效地阻止了H₂O與Zn負極的直接接觸，屏蔽了尖端效應，實現了無枝晶的Zn沉積。

更令人鼓舞的是，pH緩沖的CH₃COONH₄可以保持電極-電解質界面上OH-和H⁺的濃度，從而實現對Zn負極的二次保護。此外，形成的SEI主要由Zn₅(CO₃)₂(OH)₆組成，具有較高的Zn²⁺轉移數，可以通過均勻化的Zn沉積實現無枝晶的Zn負極。

圖2 半電池性能

因此，以CH₃COONH₄為電解液添加劑的鋅對稱電池在2 mA cm^-2的條件下，以29 mV的低過電位穩定地循環了2400多小時，在10 mA cm^-2的高電流密度和10 mAh cm^-2的大容量條件下循環了600多小時。此外，Zn||Cu電池可維持超過3000次循環，平均CE為99.23%。此外，通過使用改進的電解液，Zn||MnO₂全電池的電化學可逆性得到了明顯的改善（在2 A g^-1下循環1500次）。

更令人驚訝的是，Zn||Zn對稱電池在-10℃的惡劣條件下穩定工作了900小時，Zn||AC電容器在-10℃的低溫下實現了10000次以上的循環性能。這項工作為設計多功能電解液添加劑提供了獨特的理解，促進了AZIBs在超高電流密度下的長壽命。

圖3 全電池性能

High-Rate, Large Capacity, and Long Life Dendrite-Free Zn Metal Anode Enabled by Trifunctional Electrolyte Additive with a Wide Temperature Range. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202201433

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