近日，中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士、副研究员窦浩桢团队在水系锌离子电池领域取得新进展。团队开发了一种超薄分层固态电解质界面，有效解决了锌负极在高电流密度和高深度放电（DOD）条件下的严重副反应和树枝状晶体生长问题，为高性能水系锌离子电池的实际应用提供了新思路。相关成果发表在《德国应用化学》上。
水系锌离子电池因其在电网储能中的重要潜力而备受关注，但锌负极长期面临副反应和锌枝晶生长的问题，主要原因是缺乏适当的固态电解质界面层（SEI）。
为解决这一问题，团队提出了一种利用双反应策略原位构建超薄分层SEI的方法，通过合理设计一种适用于低浓度水系电解质的功能性添加剂，利用自发的静电配位反应和电化学分解的协同作用，成功原位构建了具有明显有机富集上层和无机富集内层的超薄分层SEI。这种SEI在小电流密度下作为“生长粘结剂”，在高电流密度下作为“方向调节器”，显著抑制了副反应和锌枝晶的生长。
研究表明，Zn//Zn对称电池在100mA/cm2下稳定循环超过400小时，在50mA/cm2下可循环1300小时，具有67.5Ah/cm2的累积镀锌容量。此外，锌负极在85.4% DOD下表现出600小时的高可逆性。
团队验证了该SEI在高负载条件下的Zn//PANI全电池和软包电池中的性能，证明了其优越性和实际应用潜力。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202407909
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