南开大学 陶占良教授 Angew：用于高可逆锌金属阳极的 “胶体中阴离子 ”水合深共晶电解质

金属锌存在严重的锌枝晶、阴离子相关副反应、析氢反应（HER）和狭窄的电化学稳定窗口（ESW）。在此，我们设计了一种 “胶体中阴离子 ”水合深共晶电解质（ACDE-3）来提高锌阳极的稳定性。ACDE-3可重新配置氢键（HB）网络并调节溶剂化壳。更重要的是，ACDE-3中富含羟基的β-环糊精（β-CD）能自组装成胶束，其中相邻β-CD之间的立体效应限制了阴离子的移动。这种独特的 “胶体中阴离子 ”结构使得共晶系统的Zn2+转移数（tZn2+）高达0.84。因此，ACDE-3可抑制枝晶的形成，防止阴离子参与的副反应，抑制HER，并将ESW放大到2.32 V。Zn//Zn对称电池在0.5 mAh cm-2 的条件下可提供900 小时的长寿命，而Zn//Cu半电池在0.5 mAh cm-2的条件下具有97.9%的高平均胶体效率 (ACE)，锌沉积均匀且紧凑。当与聚(1,5-萘二胺)阴极匹配时，正负极容量比为2的全电池在电流密度为1.0 A g-1 时仍能稳定循环200 次。此外，这种电解液可在-40 °C至40 °C的宽温度范围内工作。

图文简介

a ) AqE，( b ) ACDE-3镀锌过程示意图

不同电解液的理化性质及光谱分析

AqE和ACDE-3中分子间相互作用的理论计算

Zn在不同电解液中的沉积行为

Zn//poly ( 1 , 5-NAPD)电池的电化学性能

论文信息

通讯作者：Zhanliang Tao