为构建高性能水系电池提供新方案_新浪科技

本报讯（记者孙丹宁）中国科学院大连化学物理研究所研究员陈忠伟、窦浩桢团队提出了一种基于π电子离域的添加剂分子筛选策略，解析了添加剂分子结构和界面功能的构-效关系，通过微量功能化有机分子的界面自组装行为，在锌负极表面构筑柔性有机亲疏水平衡界面层（HHIL），有效提升锌负极的界面稳定性与电化学可逆性，为构建高性能水系电池提供了新方案。近日，相关成果发表于《德国应用化学》。

水系锌离子电池因其高安全性、低成本和环境友好等优势，被认为是新一代大规模储能领域的重要候选技术之一。然而，锌负极在高倍率、长循环等实际应用条件下，面临析氢副反应、锌枝晶生长等界面问题。

在这项工作中，研究团队筛选出具有刚性准平面结构、强π电子离域能力、高正静电势的N-羟基邻苯二甲酰亚胺作为功能性电解质添加剂，并利用π-π和离子-偶极的相互作用在锌负极表面原位自组装形成HHIL。HHIL在循环过程中可诱导形成富含ZnS和ZnF2的无机内层，实现柔性分子自组装层-刚性无机内层协同，有效提升Zn2+的沉积可控性，抑制副反应和枝晶生长。

团队利用该体系所构建的Zn//Zn对称电池在大电流密度下稳定循环超过900小时，并且Zn//NVO全电池在10Ag-1下可实现超2.5万圈循环，容量保持率达85%。此外，该体系在软包电池中展现了出色的倍率性能和良好的实用性。

该工作建立了分子结构调控-界面构建-电池性能提升的全链路机制，为水系锌离子电池添加剂分子设计与界面调控提供了理论指导和实验验证。