近日，贵州大学材料与冶金学院黄俊课题组在锌离子电池电解液的研究中取得了重要进展，成果以“Synergistic Ion-Solvent Modulation Derived Robust Multiphase Solid Electrolyte Interphases for High-Rate and Long-Term Zinc-Ion Batteries”为题发表在国际顶级期刊“Nano Letters”（自然指数期刊，TOP期刊）上。我校材料与冶金学院是论文的第一完成单位，我校硕士研究生张锦龙为文章的第一作者，贵州大学黄俊副教授和南昌大学陈义旺教授为共同通讯作者。
开发安全、廉价且寿命长的固定式储能基础设施对于支持电力和汽车行业的脱碳至关重要。虽然锂离子电池被认为是需要高能量密度应用场景的卓越行业标准，它们可能不是所有应用的最佳选择，特别是固定式储能。水系电池从性能、成本、安全性、环保性都突破了现有商业电池的难题，是备受瞩目的新型电池。其中，水系可充电锌电池被认为是大规模储能技术中最具竞争力的候选储能技术之一，近年来一度成为研究热点。然而，锌金属负极的不可控枝晶生长、腐蚀、钝化和粉化，导致库仑效率低和有限的寿命，阻碍了水系锌电池的大规模应用。
鉴于此，贵州大学黄俊副教授课题组通过引入1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐（VElmBF4）电解液添加剂，构建了一种坚固的有机/无机多相固态电解质界面（SEI），通过协同离子-溶剂调控策略实现了均匀的Zn2+传输和卓越的机械稳定性，大幅提高了锌阳极的可逆性。该SEI外层为富含结晶的ZnCO3和弹性C/N的有机组分，内层为由ZnS和ZnF2组成的非晶态层。这种独特结构确保了机械强度，同时非晶内层使Zn2+通量均匀化，促进致密均匀的锌沉积。这种多相SEI的协同效应使Zn//Zn对称电池实现了优良的倍率性能（1 - 20 mA cm-2，> 2500小时），并且在锌利用率28.5%时实现了超过2000小时的长循环寿命。此外，Zn//Cu非对称电池在5 mA cm-2、2.5 mAh cm-2条件下经过900次循环后，平均库仑效率达到99.86%。该策略为锌离子电池电解液的改性提供了全新的视角和独特的见解，通过创新的离子-溶剂协同调控策略，大幅提高了锌阳极的界面稳定性和锌离子电池的电化学稳定性。
该研究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：陈 沁
二审：赵 飞
三审：刘 剑