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鋅負極上不可控枝晶生長和副反應嚴重影響了鋅離子電池的循環性能，尤其是在高放電深度（DOD）和全電池低負極/正極容量比（N/P）的情況下。

在此，湖南大學梁宵團隊通過分子設計研究電解質添加劑分子結構（特別是 -COOH 和 -OH 基團）對鋅負極的影響。結果顯示，含有該種基團的分子在鋅負極表面表現出很強的吸附性，并與 Zn²⁺ 螯合，形成一個貧 H₂O 的內亥姆霍茲平面。該策略有效地抑制了副反應，促進了暴露 (002) 面的無枝晶鋅沉積，提高了鋅負極穩定性和可逆性。在 92% DOD 的苛刻條件下，Zn//Zn 電池能在 15 mA cm^-2 的高電流密度下穩定循環。

即使在 1.3 的低 N/P 比條件下，使用 LA 電解液的 Zn//NH₄V₄O₁₀ 全電池在循環 300 次后仍能保持 73% 的高容量。此外，在Zn//Br 電池中，LA 電解液具有較高的平均容量（約 5 mAh cm^-2），可在 700 次循環中保持較高的循環穩定性。

圖1. 添加劑的結構表征

總之，該工作通過將乳糖酸（LA）作為電解液添加劑，顯著提升鋅基電池的性能。研究表明，LA分子通過其-COOH和-OH官能團與鋅負極表面強烈吸附并螯合Zn²⁺，形成貧水的內赫姆霍茲平面，有效抑制了副反應和不可控鋅枝晶生長。該種分子工程策略不僅增強了鋅負極的穩定性和可逆性，還在高放電深度和低負/正容量比的條件下實現了高庫侖效率和長循環壽命。因此，該項工作提供了一種新的電解液添加劑設計方法，有助于開發更安全、更高效的鋅金屬負極，為先進電池技術的發展和多樣化應用中的高效能量存儲解決方案提供了新的思路。

圖2. 使用ZSLA和ZS電解液的Zn//NH₄V₄O₁₀全電池性能

Molecule Engineering of Sugar Derivatives as Electrolyte Additives for Deep-Reversible Zn Metal Anode, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202407261

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湖大Angew：糖類衍生物添加劑助力鋅金屬負極

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