“動態雙電層”可構建自修復固態電解質界面

近日，中國科學院大連化學物理研究所陳忠偉院士、副研究員竇浩楨團隊在水系鋅離子電池領域取得新進展。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，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。相關成果發表在《德國應用化學》。

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，構筑了動態雙電層。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，即使在貧電解液和高負載實際工況下，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。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202410422