双离子金属电解质添加剂调控锌阳极的界面反应

《Inorganic Chemistry》：Dual-Ion Metal Electrolyte Additives Regulate the Interfacial Reaction of Zinc Anodes

本研究选用硫酸铵铈（IV）（ACS）作为多功能电解质添加剂，其铈（IV）离子在锌基负极表面形成动态屏蔽层，有效调控锌沉积过程并抑制枝晶生长，同时铵根离子动态调节电解液pH，抑制副反应及析氢反应。实验表明，Zn//Zn电池在1 mA cm?2和1 mAh cm?2条件下循环2000小时，Zn//Cu不对称电池平均库仑效率超99.7%（350次循环），Zn电容器循环寿命超过34000次。

　　

在这项研究中，选择了一种低成本的稀土金属盐——硫酸铵铈(IV)（ACS）作为多功能电解质添加剂。在充放电过程中，四价Ce⁴⁺离子的引入起到了关键作用。这些离子在阳极的锌突起表面形成一层动态屏蔽层，通过调节和抑制相关问题来提升能量存储性能。该屏蔽层能有效引导Zn²⁺离子的均匀沉积，并防止锌枝晶的过度形成。此外，NH₄⁺离子的加入能够在充放电过程中动态调节电解质的pH值，降低OH^–含量，抑制副反应和氢气析出反应。使用这种电解质时，Zn//Zn电池在1 mA cm^–2和1 mAh cm^–2的条件下可实现长达2000小时的循环寿命；Zn//Cu不对称电池在相同条件下经过350次循环后，平均充电效率（CE）仍超过99.7%。更重要的是，采用这种电解质制备的锌离子电容器表现出卓越的循环稳定性，在1 A g^–1的电流条件下可进行超过34,000次循环。