浙江大学陆俊团队最新EES研究

水系锌金属电池（AZMBs）因其资源丰富、体积容量高（5855 mAh cm-3）和适宜的氧化还原电位（-0.76 V vs. 标准氢电极）而受到广泛关注。然而，水作为溶剂会引发锌负极界面的副反应，导致宽pH值电解液中的可逆性差和寿命短。

在此，浙江大学陆俊团队通过NADS（萘二磺酸钠）的异构体研究了功能性官能团排列对锌负极的影响，并探索了在宽pH值电解液中增强AZMBs性能的添加剂规律性。研究显示，NADS通过改变Zn2+与水的配位来减少氢气析出反应，并形成单分子层以加速Zn2+的还原动力学。基于此，组装的对称电池和全电池在宽pH值电解液中展现出优异的循环性能。

图1. ZS和ZS-26 NADS电解液中锌负极的表面特性和分子层面的吸收机制 总之，该工作通过使用26 NADS作为添加剂，可以在宽pH值电解液中构建稳定的锌负极，从而显著提高水系锌金属电池（AZMBs）的电化学性能。 研究显示，26 NADS利用其两端的捕获功能减缓了浓度梯度，并加速了Zn2+的电化学还原动力学，抑制了锌负极的枝晶生长和氢气析出反应。此外，26 NADS在锌负极表面形成的分子层能够防止[Zn(OH)4]2-在碱性电解液中过度局部饱和，从而提高了锌负极的热力学稳定性。 基于此，使用26 NADS的Zn||Zn对称电池展示出长达7200小时的超长循环寿命，Zn||MnO2全电池在5 A g-1的电流密度下维持了超过13000个循环的稳定性能。Zn||AC电容器在3 A g-1的电流密度下能够运行260000个循环，显示了卓越的长期循环性能。 因此，该工作为合理设计和选择在宽pH值电解液中实际应用的高效添加剂提供了理论和实验指导。

图2. 使用26 NADS添加剂的全电池性能 Interfacial Regulation via Configuration Screening of Disodium Naphthalenedisulfonate Additive Enabled High-Performance Wide-pH Zn-based Batteries, Energy & Environmental Science 2024 DOI: 10.1039/d4ee04212c