异喹啉作为电解锌-二氧化锰（Zn?MnO2）电池的电解质添加剂：优异的循环稳定性和面积容量

锌金属阳极腐蚀抑制与全电池性能提升

　　

摘要

水基电解Zn?MnO₂电池由于其较高的理论电动势和能量密度，在能量存储应用中具有巨大潜力。然而，锌阳极在强酸性电解质中会遭受严重腐蚀，导致氢气释放、锌利用率低以及电池过早失效。为了解决这些问题，引入了异喹啉作为氯化物基酸性电解质中的添加剂。异喹啉分子优先吸附在锌表面，并融入锌离子（Zn²⁺）的溶剂化层中，从而有效抑制锌的腐蚀，并提高半电池和全电池配置中的锌沉积/剥离可逆性。在优化浓度为500 mg L^?1的异喹啉作用下，改良后的电解质使电解Zn?MnO₂电池实现了出色的循环稳定性，可进行3650次循环，平均库仑效率达到98%，在已报道的电解Zn?MnO₂系统中表现出极强的竞争性。此外，这种电解质调制还支持了无锌金属阳极全电池的开发，该电池具有约8 mAh cm^?2的面积放电容量，并保持约1.9 V的稳定放电电压平台。这些发现强调了异喹啉在稳定锌界面和提高电解Zn?MnO₂电池性能方面的关键作用。

图形摘要

异喹啉（C9H7N，浓度500 mg L^?1）通过表面吸附和溶剂化层改性，在强酸性氯化物基电解质中稳定了锌的沉积/剥离过程，使电解Zn?MnO₂全电池在3650次循环后仍保持稳定。它还促进了无锌金属阳极的设计，实现了约8 mAh cm^?2的面积容量和约1.9 V的放电电压，凸显了其在提升高性能电解Zn?MnO₂电池中的关键作用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。