Nat. Commun: 通过有机共溶剂工程解析可持续锌金属电池的多维界面机制

文章总结

对于水系锌电池而言，引入有机共溶剂是一种常见且经济有效的电解质工程方法，它能够重塑电解质的溶剂化环境，并调节锌金属电极上的界面电化学。阐明控制界面动态演化和电化学性能的机制对于指导共溶剂的选择至关重要。然而，在锌沉积 / 剥离过程中，由于缺乏对动态界面演化的直接可视化，阻碍了对电解质工程中共溶剂介导效应的机理理解。在此，我们将先进的原位光谱技术与理论计算相结合，在分子水平上解析界面演化。我们发现，共溶剂不仅削弱了水分子之间界面氢键网络的连通性，从而阻碍了H + 的转移，还加速了Zn2+溶剂化 / 去溶剂化的界面动态转变，使其从瞬态转变为稳态。此外，我们观察到共溶剂和水之间存在动态吸附取代，这削弱了作用于界面水的电场强度。进一步地，我们证明了共溶剂可以通过间接调节途径来改变钝化层的成分含量和分布，而不是通过典型的自分解机制。这些多维度的见解填补了共溶剂功能方面的知识空白，为调整下一代水系电池的溶剂化结构和界面动力学提供了合理的原则。

图文简介

共溶剂选择的先决条件和原则

氢键与析氢反应（HER）动力学之间的关系

界面电场作用下（去）溶剂化的演化过程

动态吸附取代

钝化层的调控与电荷转移的竞争

论文信息

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59069-7

通讯作者：Yeguo Zou, Guang Feng, Yu Qiao

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