Angew. Chem. ：基于贫水离子液体基电解液的多层疏水界面稳定锌金属负极

可充电水系锌离子电池因其低成本、高安全性和性能优异等特点而受到广泛关注，然而，由于析氢和锌沉积之间的氧化还原电位相似，以及锌及其氢氧化物（枝晶）的不均匀沉积，锌和电解质之间的界面不稳定，往往会导致锌镀/剥离的库仑效率相当低，从而电池快速失效。电极/电解液界面结构调控对于稳定锌金属电池至关重要。通常，水系电解质具有极高离子导电率，而水富集的电极/电解质界面会导致锌和电解质之间的界面不稳定。因此，调控电解质成分以实现离子电导率和稳定电极/电解质界面对于实现稳定的锌金属电池具有挑战性。

近日，南京林业大学的梅长彤教授、武汉理工大学的张磊教授、路易斯安娜州立大学的许旺旺博士和瑞士洛桑联邦理工大学的赵康宁博士合作，通过设计一种全新的贫水离子液体基电解质，构建了区别于传统水系电解液的双电层结构的、多层疏水电解质界面，利用这种疏水界面实现了梯度型固体电解质界面，构筑了稳定锌金属负极，实现了高能量、宽温区的锌金属电池。文章的第一作者是南京林业大学的刘朝政副教授。

利用贫水的电解液实现了离子液体主导的锌金属/电解液界面层实现了宽电压区间与相对高的锌离子电导率。离子液体主导界面诱导形成梯度的固体电解质界面，实现了组分和机械应力的梯度。内层富含ZnF₂、ZnS等无机成分，具有较高的杨氏模量，可阻挡枝晶的形成；外层则具有高度有机成分，表现出高弹性，可防止SEI层从锌金属负极表面剥落。通过结合这两个优点，极大提高锌金属/电解质界面在循环过程中的稳定性。

最终，该贫水电解质全新策略在锌离子电池应用中表现出在低的正负极比例下与宽温度区间下实现了超稳定的循环性能，同时强调了构建疏水界面以保持高锌离子电导率和宽工作电压窗口的重要性，促进了规模化高能锌金属电池的发展。

论文信息

Electrochemical Hydrophobic Tri-layer Interface Rendered Mechanically Graded Solid Electrolyte Interface for Stable Zinc Metal Anode

Chaozheng Liu, Wangwang Xu, Lei Zhang, Daotong Zhang, Weina Xu, Xiaobin Liao, Weimin Chen, Yizhong Cao, Mei-Chun Li, Changtong Mei, Kangning Zhao

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202318063