东华大学武培怡/焦玉聪团队 Adv. Mater.: 弱偶极效应实现高性能贫电解液锌电池

主要观点总结

东华大学武培怡研究员团队提出基于最小偶极矩两性离子氧化三甲胺（TMAO）的界面调控新策略，通过缓解锌负极/电解质浓度极化，有效抑制水诱导的副反应，提高了锌离子电池的实际应用潜力。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及意义

水系锌离子电池因其高理论容量、本征安全性、低成本及资源丰富等特性，被视为极具发展前景的规模化储能候选体系。然而，在电镀/剥离过程中，Zn 2+ 在电解液中的迁移速率与在电极表面沉积速率的失配会引发界面浓差极化，导致锌枝晶的不可控生长和界面副反应，严重制约锌负极的循环稳定性及实际应用。

关键观点2: 研究内容及方法

东华大学焦玉聪研究员团队通过筛选特定偶极矩分子，构建稳定的富锌离子人工界面保护层，并深入研究其对锌负极的保护和沉积调控的机制。采用TMAO通过弱偶极效应与锌离子配位形成TMAO-Zn络合物，在锌负极表面构筑稳定的富锌离子保护层，有效缓解锌负极/电解质界面浓度极化。

关键观点3: 研究成果及表现

研究表明，TMAO-Zn的O原子具有更高的亲电进攻指数，表明其优先与内亥姆霍兹层（IHL）中的活性自由水形成更稳定的氢键网络，从而在贫电解液的极端条件下有效抑制水诱导的副反应。具有TMAO-Zn保护层对称锌电池在贫电解液条件下可稳定循环250 h以上，组装的Zn/I 2 软包电池在低E/C比下循环250次后容量保持率高达98.3%。

关键观点4: 研究团队及合作

该研究团队包括东华大学的武培怡研究员和焦玉聪研究员等。此外，该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金及上海市自然科学基金的资助与支持。