电子离域马来酰亚胺添加剂实现高性能锌离子电池的快速界面动力学

《Science China-Chemistry》：Fast interfacial kinetics on zinc anodes via electron delocalized maleimide additives for high-performance zinc-ion batteries

本研究针对水系锌离子电池(AZIBs)锌电极-电解质界面动力学缓慢的问题，提出采用具有电子离域效应的马来酰亚胺(MI)阴离子作为电解质添加剂。该添加剂通过吸附在锌表面形成贫H2O双电层和含有机物SEI的双重保护层，显著抑制副反应并引导Zn2+均匀沉积。最终Zn∥Zn对称电池实现5600小时稳定循环，Zn∥Cu电池2500次循环后库伦效率达~99.91%，Zn∥MnO2全电池在2 A g?1下循环2000次，为电极界面稳定化提供了新策略。

　　

锌电极-电解质界面的缓慢动力学是限制水系锌离子电池(Aqueous Zinc Ion Batteries, AZIBs)循环稳定性的关键因素之一。本研究创新性地提出利用具有电子离域效应的电解质添加剂来改善阳极界面动力学，从而实现AZIBs的长循环寿命。共轭马来酰亚胺(Maleimide, MI)阴离子展现出独特的电子离域特性，其吸附在锌表面后可显著提升电荷转移效率和界面动力学性能。同时，MI阴离子的吸附作用会形成双重保护层：贫H₂O双电层和含有机物的固态电解质界面(Solid Electrolyte Interphase, SEI)。得益于MI添加剂的协同作用，通过抑制副反应并指导Zn²⁺均匀沉积，成功获得了无枝晶的锌阳极。最终实验数据显示：Zn∥Zn对称电池实现5600小时的超长稳定循环，Zn∥Cu电池在2500次循环后获得约99.91%的平均库伦效率，Zn∥MnO₂全电池在2 A g^?1高倍率下仍保持2000次循环寿命。这种利用MI电子离域效应的方法为稳定电极界面和优化界面动力学提供了新的添加剂设计思路。