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?大化所彭章泉/趙志偉AFM：在水系電解質中使用微量安賽蜜實現穩定的鋅負極

鋅金屬負極（ZMAs）的穩定性極大地限制了水系鋅離子電池（ZIBs）的電化學性能和實際應用。使用微量添加劑是一種高效、經濟的解決方案。然而，有關微量添加劑的研究還很少，它們在穩定鋅金屬負極方面所起的作用仍存在重大不確定性。

在此，中國科學院大連化學物理研究所彭章泉、趙志偉等人報道了一種含有微量Acesulfame-K(AK)(僅1.0 mg mL^-1)的低成本ZnSO₄基水系電解質，可有效抑制ZMA表面發生的副反應，實現無枝晶Zn²⁺沉積，超長循環壽命超過1600h，庫侖效率高達99.86%。因此，具有AK的實用Zn//NH₄V₄O₁₀全電池也表現出高放電容量和容量保持率。

此外，原位光譜與理論計算相結合表明，微量AK傾向于在ZMA/電解質界面處積聚，以減輕電解質腐蝕。更重要的是，吸附的AK可以調節界面H₂O結構(即破壞界面H鍵以形成更孤立的H₂O)以減少質子/氫氧化物傳輸，從而抑制析氫反應。

圖1. 原位ATR-SEIRAS表征

總之，該工作開發了一種經濟的ZnSO₄基水性電解質，含有微量AK添加劑(僅1.0 mg mL^-1)以有效穩定ZMA。該策略可實現無枝晶的Zn²⁺沉積，使用壽命超過1600小時(在Zn//Zn電池中，5 mA cm^-2和 2.5 mAh cm^-2)，1300次循環后ZMA的CE高達99.86%(在Zn//Cu電池中，5 mA cm^-2和1 mAh cm^-2)。

此外，BE/AK中穩定的ZMA顯著提高了Zn//NH₄V₄O₁₀全電池的比容量和容量保持率。因此，該工作提出的研究表明界面H₂O結構對于ZMA的穩定性至關重要，并修正了添加劑的傳統設計原則，這將有利于在經濟高效和實用的ZIBs中定制添加劑設計。

圖2. 電池性能

Interfacial H2O Structure Matters: Realizing Stable Zinc Anodes with Trace Acesulfame-K in Aqueous Electrolyte， Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202316605

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