氢原子捕获技术用于提高水系锌离子电池的密集固体电解质界面性能，从而实现长循环寿命

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Hydrogen Atom Capture Toward Dense Solid Electrolyte Interface for Long-Cycling Aqueous Zinc-Ion Batteries

水系锌离子电池通过引入过硫酸钾构建致密的硫酸锌氢氧化物固态电解质界面层，有效抑制氢析出反应和枝晶生长，显著提升对称电池及全电池的循环稳定性。

　　

摘要

水系锌离子电池（AZIBs）是一种具有高安全性的储能装置，但其实际应用受到枝晶生长和氢析出反应（HER）的限制。固态电解质界面（SEI）有望解决这些问题。研究发现，氢析出反应会导致界面结构变得疏松多孔，从而使得原位构建可靠的SEI变得困难。为此，本文提出了一种通用且有效的氢原子捕获策略，通过引入过硫酸钾（PSS）来原位构建致密均匀的无机SEI。PSS能够捕获吸附的氢原子，从而抑制氢析出反应。同时，PSS被还原为SO₄^2?并参与氢氧化锌硫酸盐（ZHS）的形成。由于H₂气泡不会干扰ZHS的结晶过程，因此能够构建出理想的SEI。这种ZHS-SEI具有优异的电子绝缘性能，有效抑制了循环过程中的进一步氢析出反应和锌枝晶生长。结果表明，含有PSS的Zn//Zn对称电池在5 mA cm^?2电流密度下可稳定镀锌/脱锌1882小时，在10 mA cm^?2电流密度下可稳定镀锌/脱锌650小时，相应的放电容量分别为2.5 mAh cm^?2和5 mAh cm^?2?1

图形摘要

本文提出了一种通过引入过硫酸钾来抑制氢析出反应（HER），从而实现无H₂干扰的致密氢氧化锌硫酸盐（ZHS）SEI结晶的策略。这种具有电子绝缘性的ZHS层能够同时抑制循环过程中的枝晶生长和进一步的氢析出反应，从而提高水系锌电池锌阳极的循环稳定性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。