近日，我所能源催化转化全国重点实验室动力电池与系统研究部（DNL29）陈忠伟院士、窦浩桢副研究员团队在水系锌离子电池（ZIBs）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（SEI），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。
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（CMIM），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。
相关研究成果以“In-Situ Solid Electrolyte Interface via Dual Reaction Strategy for Highly Reversible Zinc Anode”为题，于近日发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie-International Edition）上。该工作的第一作者是我所DNL29博士后徐霈雯。该工作得到中国科学院B类先导专项“能源电催化的动态解析与智能设计”、榆林中科洁净能源创新研究院联合基金等项目的资助。（文/图 徐霈雯）
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202407909
