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鋅金屬一直被認為是水系電池最有前景的金屬負極之一，但它在循環過程中仍然存在不希望的枝晶生長和嚴重的副反應。迄今為止，已經開發了各種添加劑來實現鋅的均勻沉積，但它們未能從根本上克服沉積金屬鋅的內在脆弱形態。

北京大學周恒輝、國家納米科學中心葛廣路、江鵬等將聚天冬氨酸（PASP）引入水系電解液中，以抑制Zn枝晶生長并抑制水系電解液中的嚴重副反應。

一方面，PASP的加入不僅可以通過調節其表面能將沉積的鋅金屬的形態從片狀枝晶調整為均勻分布的球形顆粒，而且可以促進Zn²⁺在Zn負極表面周圍的均勻分布。另一方面，PASP吸附在Zn基材表面可以有效地保護新沉積的Zn免受副反應。因此，兩者都確保了可逆鋅沉積和剝離過程中的循環穩定性和高庫侖效率(CE)。

周恒輝/葛廣路/江鵬EnSM：通過添加劑調節鋅沉積形態實現穩定的水系可充鋅電池

圖1. 不同電解液中鋅金屬沉積過程示意圖

研究顯示，添加PASP后，Zn||Zn對稱電池可以在0.5 mA cm^?2下穩定循環超過3200小時，在1 mA cm^?2下穩定循環2600小時。即使在20 mA cm^-2的超高電流密度下，對稱電池仍然可以循環2000多次。

此外，通過添加PASP，鋅金屬負極可以保持高可逆的鋅沉積/剝離，在0.5、1和5 mA cm^-2下的CE均超過99%。另外，Zn||V₂O₅全電池也可以在10 A g^-1時在2500次循環中保持接近100%的CE。采用PASP作為電解液添加劑是未來水系可充鋅電池實際應用的可行方法。

圖2. 對稱電池及全電池性能

Toward Stable Zinc Aqueous Rechargeable Batteries by Anode Morphology Modulation via Polyaspartic Acid Additive. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.028

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