阳离子优先吸附与阴离子溶剂化结构协同调控提升锌负极稳定性研究

为解决水系锌离子电池(AZIBs)中锌负极的析氢、腐蚀和枝晶生长等问题，研究人员通过引入锆氧氯化物电解质添加剂实现协同调控。研究表明ZrO2+阳离子优先锚定锌负极形成贫水电双层，Cl-阴离子重构Zn2+溶剂化鞘结构，使Zn||Zn对称电池在3 mA cm-2下实现1800小时循环，Zn||Cu半电池库伦效率达99.8%，为高性能AZIBs开发提供新策略。

　　

可充电水系锌离子电池(AZIBs)凭借其低成本和高安全性在储能领域展现出巨大潜力，但锌负极面临的析氢反应(HER)、腐蚀和枝晶生长等问题严重制约其稳定性。最新研究采用锆氧氯化物作为电解质添加剂进行协同调控：带正电的ZrO²⁺优先吸附在锌负极表面，形成缺水电双层结构，有效改变锌离子迁移路径并抑制副反应；同时Cl^-阴离子进入Zn²⁺的溶剂化鞘层，重构电解质的氢键网络，显著降低水分子反应活性。这种双管齐下的策略使Zn||Zn对称电池在3 mA cm^-2电流密度和1 mAh cm^-2容量条件下实现1800小时超长循环，Zn||Cu半电池更保持1900次循环后99.8%的惊人库伦效率。当与NaV₃O₈·1.5H₂O(NVO)正极匹配时，全电池在5.0 A g^-1大电流下经过1000次循环仍保持77%容量。该研究为开发高性能AZIBs提供了创新解决方案。