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不穩定的電極/電解質界面與不均勻的鋅沉積和副反應困擾著水系鋅離子電池的實際應用。

圖1 L-CN添加劑在正極和負極雙邊界面上的同步調節行為示意圖

中南大學陳立寶、陳月皎等提議L-肉堿（L-CN）作為一種有效的添加劑來穩定兩個電極并延長其壽命。微量添加的L-CN中同時存在的季銨陽離子、COO-陰離子和羥基在操縱Zn²⁺電化學沉積/插入和水分子活性的行為方面發揮了巨大的協同作用。

具體來說，為了適應電場驅動的電極上的負電荷，L-CN中的陽離子部分自動向相應的電極表面（充電的負極和放電的正極）傾斜，占據活性水位，實現可逆的吸附界面。羧基陰離子提供了與Zn²⁺突出的相互作用，調節Zn²⁺的通量以確保均勻和快速的電荷轉移動力學。羥基通過氫鍵固定有效捕獲自由水和配位水，從而抑制了副反應和正極溶解的發生。

圖2 半電池性能

值得注意的是，微量的L-CN添加劑實現了對稱電池的超長壽命，對于無枝晶的Zn沉積/剝離，循環壽命提高了87倍（超過6000小時，1 mA cm-2/1 mAh cm-2），即使在40 mA cm^-2的高電流密度下，仍能穩定地運行10000次。此外，L-CN添加劑使V₂O₅//Zn全電池穩定運行3500次，容量保持率高達83.9%。總體而言，利用具有獨特功能的微量兩性離子添加劑，為可充和長壽命AZIBs的多功能電解質提供了新的靈感。

圖3 全電池的電化學性能

Reversible Adsorption with Oriented Arrangement of Zwitterionic Additive Stabilizes Electrodes for Ultralong-Life Zn-lon Batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee00982c

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陳立寶/陳月皎EES：兩性離子添加劑提升鋅負極87倍壽命！

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