一项研究为构建高性能水系电池提供了新的解决方案

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员陈忠伟和研究员窦浩桢团队在水系锌离子电池研究领域取得了新的进展。该团队提出了一个基于π电子离域的添加剂分子选择策略分析了添加剂分子结构与界面功能之间的结构-有效关系。通过少量功能性有机分子的页面自组装行为，在锌负极表面构建柔性有机疏水平衡界面层。(HHIL)，有效提高锌负极的页面稳定性和电化学可逆性，为构建高性能水系电池提供了新的解决方案。德国应用化学发表了相关成果。

水系锌离子电池因其安全性高、成本低、环境友好等优点，被视为新一代大型储能领域的重要替代技术之一。然而，在高倍率、长循环等实际应用环境下，锌负极面临着析氢副作用、锌枝晶生长等界面问题。

在这项工作中，团队选择了具有刚度准平面结构、强度πN-甲基邻苯二甲酰亚胺是一种功能性电解质添加剂，具有电子离域能力和高正静电状态，并采用π-π与离子-偶极相互作用在锌负极表面的原点自组装形成HHIL。它构建的HHIL可以诱导包含ZnS和ZnF2在循环过程中的无机内层，从而实现软分子自组装层-刚度无机内层的协同，有效提高Zn2。沉积可控性，抑制副反应和枝晶生长。

在电流强度下，团队利用该系统构建的Zn//Zn对称电池稳定循环超过900小时，而Zn//NVO全电池为100小时。 A g-1下可实现超过25,000圈循环，容量维持率达到85%。另外，该系统还在软包电池中显示出优异的倍率性能和良好的实用性。

该工作建立了从分子结构调节-界面构建-电池性能提高的全链路机制，为水系锌离子电池的添加剂分子设计和界面调节提供了理论指导和实验验证，有望促进其在高能长寿命储能电池应用领域的进程。