近日，中國科學院大連化學物理研究所能源催化轉化全國重點實驗室動力電池與系統研究部(DNL29)陳忠偉院士、竇浩楨副研究員團隊在水系鋅離子電池(ZIBs)領域取得新進展。團隊提出了動態雙電層概念，原位構筑自修復雜化固態電解質界面(SEI)，得到的水系鋅離子電池在高載和貧電解液實際工況下具有長循環壽命。該研究為水系電池固態電解質界面設計提供指導，其“動態雙電層”概念為理解雙電層結構提供新視角。
 

　　水系鋅離子電池具有高安全性和低成本的優勢，在新一代存儲電池技術領域應用前景廣闊。然而，其實際應用面臨析氫反應、化學腐蝕和枝晶生長等挑戰。
 

　　針對上述挑戰，團隊開發了雙位點吸附添加劑，添加劑分子可動態調整自身分子構型和分布，導致雙電層中離子、分子重排，構筑動態雙電層。此外，原位和非原位表征表明，動態雙電層誘導原位形成自修復雜化固態電解質界面。動態雙電層和自修復固態電解質界面的協同作用有效地抑制界面副反應、加速了界面動力學，并調控了Zn2+沉積。
 

　　研究發現，Zn//Zn對稱電池在42.7%放電深度或50mA/cm高電流密度下展現了500h的高可逆性。Zn//NVO全電池在3A/g下具有10000次循環穩定性和100%的容量保持率，即使在貧電解液(7.5μL/mAh)和高負載(15.26mg/cm2)實際工況下，電池仍具有超過3000次的穩定循環。此外，團隊還證明了該電池在低溫-30℃仍可穩定運行。
 

　　相關研究成果以“Formulating Self-repairing Solid Electrolyte Interface via Dynamic Electric Double Layer for Practical Zinc Ion Batteries”為題，于近日發表在《德國應用化學》(Angewandte Chemie-International Edition)上。該工作的共同第一作者為DNL2900聯合培養碩士研究生秦思琪和助理研究員張杰。該工作得到中國科學院B類先導專項“能源電催化的動態解析與智能設計”、榆林中科潔凈能源創新研究院聯合基金等項目的資助。(文/圖 秦思琪)