水系鋅離子電池具有理論比容量高、氧化還原電位低、安全可靠、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前景的規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)。然而，鋅負(fù)極表面的枝晶生長和副反應(yīng)問題導(dǎo)致陽極/電解質(zhì)界面嚴(yán)重不穩(wěn)定，限制了其規(guī)模化應(yīng)用。對(duì)于鋅（六方密堆積)體，(002)晶面具有最低的表面能和最慢的生長速度，呈現(xiàn)出表面反應(yīng)控制的沉積過程，從而緩解了嚴(yán)重的Zn2+通量和副反應(yīng)。因此，誘導(dǎo)鋅（002）面生長可以有效地緩解枝晶生長和副反應(yīng)的問題。
研究人員構(gòu)建了一種以調(diào)整陽極/電解質(zhì)界面狀態(tài)為重點(diǎn)的先進(jìn)電解液調(diào)制工程，通過二氧六環(huán)的吸附調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)Zn(002)織構(gòu)生長并抑制有害的副反應(yīng)。在10 mA cm-2下，添加DX的鋅離子電池具有1000 h的循環(huán)穩(wěn)定性，5 Ah cm-2的超高累積沉積容量，和良好的可逆性，平均庫侖效率高達(dá)99.7%。Zn//NH4V4O10全電池實(shí)現(xiàn)了高放電比容量(5A g-1時(shí)為202 mAh g-1)和容量保持率(5000次循環(huán)后為90.6%)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于使用純ZnSO4電解質(zhì)的鋅離子電池。
該研究通過吸附分子選擇性地調(diào)節(jié)Zn2+在晶面上的沉積速率，為分子水平上調(diào)制高性能鋅陽極提供了一種有前景的策略，并有望應(yīng)用于其他穩(wěn)定性和可逆性差的金屬陽極。
上述研究工作得到了合肥研究院院長基金的支持。
