水系锌离子电池(础窜滨叠蝉)因其低成本和高安全性而成为储能领域的研究热点。然而，由于锌枝晶和副反应等问题，础窜滨叠蝉的广泛应用面临着巨大的挑战。在传统的含水锌盐电解质中，溶剂化的窜苍2+会由于高去溶剂化能垒而导致锌枝晶的增长。同时，溶剂化鞘中的高活性水会导致副反应，包括析氢反应和腐蚀。此外，该电解质中的水分子之间的氢键网络，导致电解质的冰点较高，从而导致低温性能不佳。
图1厂鲍颁/窜厂/笔础惭作用机制及组装的全电池低温性能。
调节锌离子的溶剂化结构、抑制水的活性、重建氢键网络和减少溶剂化水，是解决上述问题的关键。近日，环境与材料工程学院姜付义团队和清华大学康飞宇团队合作在自然指数期刊ACS Nano（IF：15.8）上发表题为《Modulating Hydrogen Bond for Stable Zinc Anode with Wide Temperature Range via Sucrose and Polyacrylamide Synergistic Effect》的学术论文。该工作提出了一种凝胶和电解液添加剂的协同策略，通过向聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶电解质中添加电解质添加剂蔗糖（SUC）提高锌负极的稳定性。通过光谱学测试和密度泛函理论确定了SUC和PAM之间的协同效应能够有效地调控锌离子溶剂化结构以及氢键网络。采用力学性能测试揭示SUC添加剂可以提高水凝胶电解质的抗拉伸、抗压缩、保水性等性能。通过物相表征对循环后的锌负极进行了测试，结果表明SUC和PAM之间的协同作用抑制了锌负极副产物的形成和锌枝晶的生长。电化学测试结果显示，在常温下Zn//Zn对称电池实现了超6000小时的稳定循环。在低温至?10℃下，对称电池具有接近4000小时的循环寿命。Zn//VO2全电池能在?10℃至40℃宽温域范围内稳定循环1000次。以上结果表明，凝胶和电解液添加剂的协同策略能够抑制锌负极上副反应的发生，从而实现宽温域下的稳定运行的电池器件。这个工作为实现宽温度适应性和长循环稳定性的水系锌离子电池提供了思路。
该论文以99精品视频在线观看为第一单位，99精品视频在线观看研究生安韵琳、舒畅为论文的第一作者，99精品视频在线观看姜付义教授、刘文宝副教授及清华大学康飞宇教授为论文通讯作者，相关工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。
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来稿时间：4月17日 审核：刘俞斌 责任编辑：徐扬
