在可持续的水基锌离子电池中，实现与几何形状无关的均匀锌沉积

《Energy & Environmental Science》：Geometry-independent uniform zinc deposition in sustainable aqueous zinc-ion batteries

1. 采用维生素B5作为生态友好型共溶剂，通过形成稳定的锌离子复合物，有效抑制枝晶生长和析氢反应，显著提升水系锌离子电池的沉积均匀性（达3.2cm管径）和循环稳定性（3500小时/1mA cm-2），全电池循环保持率90%且库仑效率超99.7%。2.

　　

为了解决诸如枝晶生长、氢气释放以及腐蚀等问题，这些问题会降低水基锌离子电池的可逆性和锌沉积的均匀性，研究人员投入了大量精力开发无机共溶剂系统。然而，许多正在研究的共溶剂具有高度毒性。为克服这些限制，我们使用了维生素B5前体——这是一种环保且生物相容性良好的共溶剂，常用于皮肤保湿产品中。通过异核多键相关（HMBC）技术证实了电解质中形成了独特的维生素B5前体-锌离子复合物，表明维生素B5前体分子与锌离子之间存在强烈的相互作用。这种复合物显著增强了锌离子的扩散能力，使得在毛细管电池中可以实现高达3.2厘米的均匀锌沉积，同时避免了枝晶生长和氢气释放。结果表明，在1 mA cm^?2的电流密度和1 mAh cm^?2的放电容量条件下，维生素B5前体共溶剂使电池在3500小时内表现出优异的循环稳定性；即使在35%的深度放电条件下，电池仍能稳定运行600小时。此外，在 pouch 电池配置下，该全电池在1000次循环后仍保持了90%的循环容量保持率和99.75%的库仑效率。这项研究为高可逆性和可持续性的水基离子电池的共溶剂工程提供了一个新的平台。