近日，贵州大学材料与冶金学院黄俊课题组本科生在水系锌离子电池电解液添加剂的研究中取得了重要进展，成果分别发表在知名SCI期刊Chemical Engineering Journal，Chemical Communications和Polymer Science & Technology上，我校材料与冶金学院均为论文的第一完成单位。
水系可充电锌离子电池（AZIBs）因其安全、低成本、环保等优点，被认为是大规模储能技术最具竞争力的候选储能器件之一，近年来成为研究热点。然而，Zn金属负极的不可控枝晶生长、腐蚀和钝化，导致低库仑效率和有限的寿命，这是水系锌离子电池发展的最大障碍之一。电解液组成调控在调节Zn沉积行为和减少Zn金属负极上的副反应方面起着至关重要的作用，因为它具有高效性，且操作简单，易于实现。尽管现有报道的电解液添加剂在提高Zn阳极的倍率能力和循环寿命方面表现出巨大的优势，但在极端条件下表现出相对较差的电化学性能、低可操作性和安全性差，这极大限制了AZIBs的性能水平。因此，开发一种具有多重作用机制和优异优化性能的多功能电解液添加剂，对于实现AZIBs的高倍率和长寿命至关重要。
基于此，我校黄俊特聘教授团队开发了一种多功能磺化酞菁钴（SCP）电解液添加剂用于修复锌阳极表面电场缺陷和优化锌离子溶剂化结构。研究发现，将多功能SCP引入ZnSO4电解液中，显着促进锌阳极的循环可逆性。SCP可以通过物理吸附填充锌阳极表面的固有缺陷，实现修复锌阳极表面电场的缺陷，并调整锌离子的溶剂化结构，以减少循环过程中的副反应。此外，对Zn具有强亲和力的Co元素促进了Zn2+离子的定向沉积。这个过程实现了锌的均匀沉积，有效地防止了枝晶生长刺穿隔膜。成果以“Interfacial electric field defect repair engineering enable highly reversible Zn metal anodes”为题发表在知名期刊“Chemical Engineering Journal”（影响因子13.3，中科院一区TOP期刊）上。我校本科生吴万鹏、研究生杨宋为本文共同第一作者，贵州大学黄俊特聘教授为论文的唯一通讯作者。
此外，将微量的绿原酸（CGA）引入ZnSO4电解液中，不仅可以改变Zn2+离子的溶剂化结构，还可以在Zn电极界面形成稳定的界面分子层，促进Zn2+离子的均匀沉积，以实现锌阳极的优异稳定性，其对称锌电池的循环寿命可达5340小时，库仑效率高达99.76%，同时也提高了全电池的性能。成果以“Interfacial molecular layer induced by trace chlorogenic acid for highly stable zinc anodes”为题发表在知名期刊“Chemical Communications”（影响因子4.3，自然指数期刊）上。我校本科生蔡冰、研究生张锦龙为本文共同第一作者，贵州大学黄俊特聘教授为论文的唯一通讯作者。
再者，将鞣花酸作为电解液添加剂，通过鞣花酸丰富的含氧官能团，可作为强作用活性位点，降低双电层结构中水分子含量，重构Zn电极界面双电层结构的微环境，从而实现具有高稳定性的AZIBs。成果以“Molecule-Adsorption-Induced Interface Micro-environment Regulating for Highly Stable Aqueous Zinc Ion Batteries”为题发表在中国科学院长春应用化学研究所与美国化学会共同出版的期刊Polymer Science & Technology上。我校本科生魏雪瑶、研究生张锦龙为本文共同第一作者，贵州大学黄俊特聘教授和南昌大学陈义旺教授为论文的共同通讯作者。
以上研究工作得到了国家自然科学基金、贵州省科技厅基金项目、贵州省教育厅基金项目等的资助。
一审：熊艺蓉
二审：王丽远
三审：刘 剑