尽管锌阳极和水性电解质具有高安全性、丰富的资源和低成本等特点，但可充电水性锌电池的实施仍然受到可循环性差和寄生副反应（即枝晶生长、析氢反应、腐蚀）的阻碍。可靠固体电解质界面（SEI）的构建和晶体生长的操纵可有效提高锌阳极的可逆性并减轻副反应。近日，华南理工大学马龙涛、香港理工大学Huang Haitao提出了一种咪唑烷基脲（IU）的阴离子受体，并将其用于同时操纵一系列水性电解质（即2m ZnSO₄、2m Zn（OTf）₂和2m Zn（BF₄）₂）中的双电层（EDL）吸附、Zn²⁺本体溶剂化结构和氢键网络，以实现均匀SEI和Zn（002）平面的优先生长。

本文要点：

1) 2m ZnSO₄（IU）_0.25水性电解质有助于形成具有内部无机ZnCO₃/ZnS_x和外部有机C-H/C-C组分的层结构和坚韧的SEI。同时，它迫使Zn²⁺离子沉积在（002）平面上，形成紧凑的沉积层。因此，Zn||Zn对称电池在1500小时内表现出优异的可逆性和长期稳定性。Zn||Cu对称电池连续运行2000多次之后，库仑效率仍>99%。

2)此外，在84.03%Zn利用率的苛刻条件下，高面积容量（~5.7mAh·cm^-2）Zn||Br₂全电池可持续运行300次循环，在~100%库仑效率下容量保持率为94.6%。该工作为提高锌金属阳极的可逆性和开发高性能水性锌电池提供了途径。

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Xinyu Wang et.al Preferred Planar Crystal Growth and Uniform Solid Electrolyte Interface Enabled by Anion Receptor for Stable Aqueous Zn Batteries EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE01580G

https://doi.org/10.1039/D3EE01580G