超长循环28000次，迄今为止最佳！唐永炳/张帆最新AFM！

第一作者：Xiao Liang

通讯作者：张帆，唐永炳

通讯单位：中国科学院深圳先进技术研究院

论文速览

水系锌离子电池因其低氧化还原电位、高容量和安全性而受到广泛关注。然而，锌阳极上的锌枝晶生长、腐蚀和钝化等关键问题会对电化学性能产生不利影响。

本研究提出了一种新型的策略，通过在电解液中引入含有氨基(-NH2)和硫氢基(-SH)官能团的谷胱甘肽作为添加剂，构建了一种多功能的电极-电解液界面层，显著提升了锌阳极的稳定性和循环寿命。

实验结果表明，该策略能够有效抑制锌枝晶的生长和腐蚀问题，实现了在1 mA cm-2条件下长达3000小时的循环寿命，以及在3 mA cm-2条件下1600小时的稳定循环。此外，使用含谷胱甘肽电解液的Zn||活性炭(AC)混合电容器在5 A g-1的条件下稳定循环了近28000次，是迄今为止报道的锌混合电容器中的最优结果。

图文导读

图1：不同谷胱甘肽浓度下锌阳极表面形貌的扫描电镜(SEM)图像和三维超深度显微镜图像，以及X射线衍射(XRD)图谱。

图2：锌沉积/剥离的电化学性能。

图3：通过扫描电镜(SEM)图像和能量色散X射线光谱(EDX)映射图像，不同循环次数下0 GSH-Zn和20 GSH-Zn阳极的表面形貌和锌元素分布。

图4：通过横截面扫描电镜图像、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱等手段，分析了锌阳极表面界面层的组成和功能。

图5：通过密度泛函理论(DFT)计算，锌阳极与谷胱甘肽添加剂之间的相互作用。

图6：含谷胱甘肽的锌离子混合电容器(ZIHCs)的电化学性能。

总结展望

本研究通过引入谷胱甘肽作为电解液添加剂，成功构建了一种多功能的电极-电解液界面层，显著提升了锌阳极的稳定性和循环寿命。该策略不仅通过形成疏水界面层有效抑制了锌阳极的腐蚀，而且通过紧密锚定的界面层增强了锌阳极的保护。

此外，该策略还提高了锌离子的均匀沉积，减少了锌枝晶的生长，从而实现了长周期的稳定循环。这项工作为设计稳定锌阳极和高性能水系锌离子电池提供了新的思路，并展示了其在大规模能量存储应用中的潜力。

文献信息

标题：Oligopeptide-Induced Multifunctional Interface Layer with Protonated Hydrophobic Behavior and Strong Affinity for Highly Stable Zinc Anodes

期刊：Advanced Functional MaterialsDOI：10.1002/adfm.202403048