长沙理工大学 袁度 Angew：高稳定金属锌阳极固体-电解质界面原位构建的阴离子化学

金属锌阳极的可逆性是开发水系金属锌电池的基石，这促使人们对电解质-锌界面进行深入研究。作为有机锌盐的代表，三氟磺酸锌（Zn(OTf)2）可用于多种水基电解质，但锌阳极的稳定性问题仍然至关重要。最大的挑战在于，在Zn(OTf)2 水电解质中，锌阳极缺乏原始表面结构的保护。因此，我们开发了一条电化学路线，通过调节金属溶解和锌离子的强配位能力，在锌阳极上生长出均匀的三氟化硫氢氧化锌（ZTH）层，作为人工SEI。共沉淀被认为是人工SEI的形成机制，OTf‾阴离子的还原稳定性和ZTH的低对称层结构被揭示出来。这种人工SEI有利于界面动力学、抑制副反应，并能在循环过程中很好地保持其完整性，从而延长了锌剥离/电镀的寿命，使DOD达到约85%，并提高了V2O5/Zn电池在1 A g-1下的循环稳定性，使保留率达到约92%。阴离子在锌阳极上的作用已经揭晓，这促使人们开始思考水性充电电池的表面化学问题。

图文简介

在水系Zn ( OTf ) 2电解液中保护锌负极的挑战。( a ) 2M Zn ( OTf ) 2在0.1 mA cm -2和0.1 mAh cm -2下循环500 圈后锌剥离/电镀的极化趋势。循环锌负极表面结构的非原位研究：( b )循环100 圈后的部分覆盖表面，( c )循环200 圈后的微米片；( d ) Zn阳极循环500 次后的FTIR-ATR谱图和( e ) XRD谱图。

人造SEI膜在锌负极上的生长。( a )通过阴极处理在Zn表面形成人造SEI膜的方案；( b )比较2M Zn ( OTf ) 2和裸Zn处理24小时后的光学图像；( c )随时间变化的阴极处理Zn表面的XRD图谱。不同反应时间得到的锌电极的SEM图像：( d ) 2h，( e ) 6h，( f ) 12 h和( g ) 24 h；横断面SEM图像对比( h )裸Zn和( i ) Zn-24h显示出完整的ZTH层；( j )对Zn-24h进行了元素映射，证实了C、O、F、S和Zn的存在；( k )对处理后的Zn表面进行Zn 2p元素扫描的XPS谱。

Zn表面OTf‾参与的SEI膜的形成机理

SEI膜保护Zn负极的电化学性能

对比V2O5/Zn-24h和V2O5/Zn电池的电化学性能

通讯作者：Du Yuan