EES综述：调节Zn2+溶剂化结构用于无枝晶和抑制副反应的锌离子电池的策略

Nanoyu

2021-12-22

高安全、低成本的水系锌离子电池（ZIBs）是一种格外引人注目的电网储能技术，但锌负极的腐蚀、析氢副反应和枝晶生长是其进一步发展的瓶颈，其根源在于电解液中Zn²⁺溶剂化结构的活性水分子的分解。近年来，调节电解液中Zn²⁺溶剂化壳层的策略已被证明可以有效地抑制上述问题，并取得了丰硕的成果。然而，人们对电解质或电解质添加剂的作用机理和溶剂化结构演变缺乏系统的总结。

近日，华中科技大学黄云辉教授，朱拉隆功大学Jiaqian Qin，燕山大学Xinyu Zhang系统总结了通过调整电解液中Zn²⁺的溶剂化结构来稳定锌金属负极的策略。

文章要点

1）根据不同的电化学机理，作者将各种溶剂化结构调节策略分为以下几类：高浓度电解质、深共晶溶剂、离子液体、功能添加剂、固态电解质和过饱和电解质。然后，总结了相应的溶剂化结构调节策略。

2）作者详细分析了弱化Zn²⁺溶剂化效应、交替[Zn(H₂O)₆]²⁺溶剂化壳层中的H₂O分子、促进去溶化动力学、在锌负极表面建立贫水钝化层等具体策略的作用。

3）作者最后展望了对锌离子溶剂化结构的电解质工程的进一步发展，包括表征锌离子的溶剂化结构、促进去溶剂化过程、设计新的DESs/ILs电解质、开发新型电解质添加剂、利用先进的全固态电解质和准固态电解质以及研究其对正极材料的影响。

参考文献

Jin Cao, et al, Strategies on regulating Zn²⁺ solvation structure for dendrites-free and side reactions-suppressed zinc-ion batteries, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE03377H

https://doi.org/10.1039/D1EE03377H