EES：通过阳离子缓冲策略实现密集堆积的球形锌沉积实现具有稀电解质的高倍率碱性锌电池

Nanoyu

2025-03-04

由于不稳定的电极/电解质界面，锌(Zn)阳极稳定性在碱性电解质中提出了关键挑战。特别是锌酸盐([Zn(OH)₄]^2-)的不均匀形核和快速扩散诱导Zn枝晶生长，导致严重的钝化和自发析氢反应(HER)。

为了解决这些问题，西安交通大学丁书江教授，Hongyang Zhao设计了一种阳离子缓冲策略，通过启动一种新的“快速成核-缓慢生长”模式来实现独特的无枝晶球形Zn沉积，该模式使用聚(二甲基二烯丙基氯化铵)(PDDA)添加剂来分离Zn成核和生长过程。

文章要点

1）在电极/电解质界面上具有强亲和力的富阳离子链可以有效地富集近电极[Zn(OH)₄]^2-并减缓体相[Zn(OH)₄]^2-的迁移。此外，优先吸附的PDDA也抑制了HER，并减少了腐蚀和电惰性ZnO副产物。

2）PDD改性的电解液提高了锌阳极在长期电镀/剥离循环中的耐久性，同时提高了锌和电解液的利用率。具有PDDA的对称电池在20 mA cm^-2和10 mAh cm^-2下维持超过450小时。最后，通过含水碱性锌-空气和锌-镍电池展示了研究的实际意义，这些电池在高速和贫电解质条件下具有极其稳定的性能。

参考文献

Yanan Zhang, et al, Densely packed spherical zinc deposition by cation buffer strategy enabled high-rate alkaline zinc batteries with lean electrolyte, Energy Environ. Sci.,2025

DOI: 10.1039/D5EE00703H.