![]()
1研究背景
随着可再生能源的快速发展和移动电子设备的广泛应用，对高效、安全、环保的能量存储系统的需求日益增长。锌金属电池（AZMBs）因其高安全性、高理论容量、环境友好性以及低成本等优势，被视为极具潜力的储能技术之一。然而，锌金属电池在实际应用中仍面临诸多挑战，尤其是锌负极的枝晶生长和寄生反应问题，这些问题严重影响了电池的循环寿命和安全性。为了克服这些挑战，研究人员一直在探索通过电解液工程来改善锌负极的性能。特别是Zn(BF4)2基电解液，因其成本效益和氟化物组分的优势，被认为是锌金属电池的理想选择。然而，Zn(BF4)2基电解液的强酸性环境加剧了枝晶的形成并促进了寄生反应，导致电池快速失效。因此，开发一种无需有机溶剂、成本低廉且能有效提高锌负极稳定性的电解液优化策略，对于推动锌金属电池的商业化应用具有重要意义。
2成果简介
在这项研究中，研究人员通过在Zn(BF4)2电解液中添加In(BF4)3作为添加剂，成功构建了原位异质金属层，显著提高了锌负极的稳定性和电池的循环寿命。In(BF4)3衍生的ZnIn界面展现出了卓越的耐腐蚀能力和最强的锌亲和性，有效保护了负极免受酸性侵蚀，并加速了锌离子的传输动力学。优化后的电解液使对称电池实现了长达2500个循环的长寿命，而涉及聚苯胺正极的全电池也展现出了高达81.3%的容量保持率，优于原始Zn(BF4)2电解液的电池。这项研究提供了一种通过电解液添加剂在电池内部生成界面层的策略，该策略可广泛应用于其他金属电池技术，为锌金属电池的商业化铺平了道路。3图文导读
![]()
图1 展示了ZnBF和Zn-In电解液的锌沉积/剥离过程的示意图，以及不同电解液中锌沉积的初始过电位、锌原子在不同金属平面上的结合能、金属平面的表面能、不同温度下Zn||Zn对称电池的Nyquist图和Arrhenius曲线。![]()
图2 通过线性扫描伏安法（LSV）测试了不同电解液中氢气发生反应（HER）和氧气发生反应（OER）的活性，并通过电化学阻抗谱（EIS）和接触角测量评估了锌金属负极的耐腐蚀性能。![]()
图3 通过有限元方法模拟了不同电解液中锌沉积的电场分布，并通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了锌沉积的形态和晶体取向。![]()
图4 展示了使用不同电解液的Zn||Zn对称电池和Zn||PANi全电池的循环稳定性和库仑效率（CE）曲线。![]()
图5 展示了使用不同电解液的Zn||PANi全电池的CV曲线、循环性能、电压曲线和自放电曲线。 4小结
本研究通过在Zn(BF4)2电解液中添加In(BF4)3添加剂，成功构建了原位异质金属层，有效提高了锌负极的稳定性和电池的循环寿命。In(BF4)3衍生的ZnIn界面不仅展现出优异的耐腐蚀性能，还加速了锌离子的传输动力学，从而显著提高了电池的循环稳定性和容量保持率。这一策略为锌金属电池的商业化应用提供了一种无需有机溶剂、成本低廉且能有效提高锌负极稳定性的电解液优化策略，具有广阔的应用前景。文献：
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103896
推荐阅读
Nature Science 顶刊科研配图赏析
说明:
🔹本文内容若存在版权问题，请联系我们及时处理。
🔹欢迎广大读者对本文进行转发宣传。
🔹《材料研究前沿》会不断提升自身水平，为读者分享更加优质的材料研究成果，欢迎关注我们。
欢迎广大科研工作者投稿最新研究成果。
