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近日，pp电子校长吴玉程教授团队李兆乾副研究员在水系锌离子电池电解液研究方面取得新进展。研究人员在水系锌盐电解液中引入三氯蔗糖，实现锌（002）面择优取向生长，有效抑制了锌枝晶生长，极大提升了电池充放电可逆性和循环稳定性能。相关成果发表在国际期刊Nano-Micro Letters（2024年影响因子IF=36.3）。
水系锌离子电池（AZIBs）因其高的安全性、可靠性、环境友好性和成本效益而引起了广泛的关注。然而，锌枝晶生长会引起较差的可逆性，严重时会引发电池短路，是水系锌离子电池商业化进程的主要障碍。对于锌（六方密堆积)来讲，(002)晶面具有最低的表面能和最慢的生长速度，呈现出表面反应控制的沉积过程，从而缓解了严重的Zn2+通量和副反应。因此，诱导Zn(002)面生长可以有效地抑制枝晶生长和副反应的发生。
研究人员构建了一种以调整阳极/电解质界面状态为重点的先进电解液调制工程，通过三氯蔗糖的吸附调节，诱导Zn(002)织构生长并抑制有害的副反应。通常，库仑效率是在大于0.5 mA cm-2的电流密度下测量的，因为较高的电流会掩盖HER效应并提高库仑效率。为了突出SCL/Zn(OTF)2电解液的优势，我们在0.2 mA cm-2-0.2 mAh cm-2的低电流密度下对其进行了测试，使用改性电解质的Zn//Cu电池达到99.61%的平均库仑效率，Zn//Zn对称电池在1 mA cm-2-1 mAh cm-2的低电流密度和30 mA cm-2-30 mAh cm-2的高电流密度高放电深度（DOD=73.3%）的条件下表现出4900小时和170小时的循环稳定性能。Zn//NH4V4O10全电池在500 mA g-1电流下循环500次后仍保持90.7%。软包电池在1 A g-1电流下循环580次后依然保持311 mAh g-1的高放电容量, 显示了SCL/Zn(OTF)2电解液的实际应用潜力。本工作通过吸附三氯蔗糖对锌离子在（002）表面迁移行为的调控，为分子水平上实现锌阳极优势织构提供了一种有前景的策略，并有望应用于其他稳定性和可逆性差的金属阳极。
图1. 添加（左）和不添加（右）三氯蔗糖的锌沉积行为示意图
图2.在30 mA cm-2电流密度的条件下使用SCL/Zn(OTF)2（左）和Zn(OTF)2（右）电解液b锌沉积的原位光学显微镜图片。b锌片在30 mA cm-2电流密度的条件下使用SCL/Zn(OTF)2（左）和Zn(OTF)2（右）电解液沉积不同时间的XRD图谱。c锌片在在30 mA cm-2电流密度的条件下使用SCL/Zn(OTF)2和dZn(OTF)2电解液沉积的SEM图像。eSCL吸附在Zn晶面后，Zn离子在不同晶面上的吸附能。
论文第一单位为pp电子官方网站。通讯作者为pp电子官方网站李兆乾副研究员和吴玉程教授、江苏科技大学陈磊教授、中国科学院固体物理研究所胡林华研究员。本研究得到了安徽省科技攻坚计划项目（重点项目）、安徽省自然科学基金面上项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-025-01954-3
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