图 1. 解耦Zn沉积/剥离过程中的水相关的界面副反应
(a) 原位气相色谱技术的示意图。(b) 新鲜Zn电极在1.0 M ZnSO4（上）和Zn(OTf)2（下）电解液中，分别以5 mA cm⁻²的电流密度进行沉积、剥离以及静置60分钟后检测到的H₂生成速率。(c) 在1.0 M ZnSO4电解液中，新鲜锌电极在（上）剥离、静置、再剥离、再静置的连续过程中，以及在（下）沉积、静置、再沉积、再静置的连续过程中产生 H₂ 的速率变化。(d) 新鲜Zn电极以及在1.0 M ZnSO4水系电解液中剥离和沉积测试后收集的Zn电极的拉曼光谱。(e) Zn电极在剥离和沉积过程中可能发生的界面反应过程示意图，其中CC表示“化学腐蚀”。
图2. 不同添加剂分子在Zn沉积/剥离过程中对H₂释放的作用
(a) 在Zn电极上原位构建化学“屏障”以隔离界面水分子策略的示意图。(b) ME、EA和MEA分子的分子结构，其中青色、蓝色、黄色和白色球分别代表 C、N、S和H原子。(c) ME、EA和MEA分子的静电势分布。(d) H₂O、ME、EA和MEA在Zn (002) 表面上的吸附能及其相应的吸附构型。(e) 在ZnSO₄、ME/ZnSO₄、EA/ZnSO₄和 MEA/ZnSO₄电解液中，Zn电极的H₂生成速率及其相应的电流密度分布，条件 5 mA cm⁻²、2 mAh cm⁻²，循环4次。(f) 在MEA/ZnSO₄和ZnSO₄电解液中Zn箔的线性极化曲线。(g) 在 ZnSO₄和MEA/ZnSO₄电解液中经过5次循环（2 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²）后，裸Zn和MEA/Zn的接触角。
图 3. Zn 电极的表面化学成分和结构
(a) 和 (b) 为在2 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻² 条件下，分别在ZnSO₄和MEA/ZnSO₄电解液中获得的Zn的高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像。(c) 在MEA/ZnSO₄电解液中获得的Zn的深度剖析高分辨 XPS光谱，条件为2 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²。(d) 不同溅射时间下Zn–S和Zn–N含量的相对比例。(e) MEA/ZnSO₄ 电解液中Zn电极表面结构的示意图。
图 4. 原位技术用于探测Zn沉积/剥离过程中的界面反应
(a) 通过EQCM监测在MEA/ZnSO₄和ZnSO₄电解液中电极的十个沉积/剥离循环过程中的质量变化和 (b) 质量效率。(c) MEA/ZnSO₄和 ZnSO₄电解液中电极在第十次剥离过程中从3945 s到4000 s的质量变化。(d) 原位同步辐射傅里叶变换红外光谱（SR-FTIR）装置的示意图。在MEA/ZnSO₄和ZnSO₄电解液中，以5 mA cm⁻²和2 mAh cm⁻²的条件下对电极进行(e) 沉积和(f) 剥离过程的原位 SR-FTIR 光谱。(g) MEA添加剂在ZnSO₄ 电解液中对Zn负极界面反应的保护机制示意图。
图 5. 各类电解液中Zn负极的电化学性能
(a) 在不同电解液中，以1 mA cm⁻² 和0.5 mAh cm⁻² 条件下Zn||Cu非对称电池的库仑效率 (CE)。(b) 本工作中非对称电池的CPC和添加剂量与其他文献的对比。(c) 不同电解液中吸附能、平均CE (左) 与4次循环后界面H₂生成量 (5 mA cm⁻², 2 mAh cm⁻² 条件下, 右) 的关系。(d) 在不同电解液中，以 5 mA cm⁻² 和 2 mAh cm⁻² 条件下Zn//Zn对称电池的循环性能。(e) 在 5 mA cm⁻² 和 5 mAh cm⁻² 条件下，DOD 为 53.3%的Zn//Zn (16 μm) 对称电池的循环性能。(f) 在两种电解液中，以 1.0 A g⁻¹ 条件下 Zn//MnO₂ 纽扣电池的循环稳定性和 CE，其中黑色和红色点分别表示 ZnSO₄ 中的放电比容量和充电比容量，灰色和紫色点分别表示 MEA/ZnSO₄ 中的放电比容量和充电比容量。(g) 在 0.1 A g⁻¹ 条件下，MEA/ZnSO₄ 电解液中 Zn//MnO₂ 软包电池的循环稳定性和 CE。
