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圖1 電解液設計

枝晶生長和寄生反應是鋅金屬負極的重要問題。浙江大學葉志鎮、黃靖云、王勇等首次提出了一種在改性的Zn²⁺溶劑化鞘和改良的表面內亥姆霍茲平面（IHP）吸附之間進行動態橋接的策略，來提高鋅負極的可逆性。

為此，這項工作引入了一種β-氨基酸鏈添加劑–牛磺酸（TA）作為媒介。由于-NH₂基團(-NH₃)的質子化和-SO₃H基團(-SO₃)的去質子化，TA分子在水溶液中以兩親性存在，相互之間存在鹽橋作用。

CV測試的峰形保持不變，表明TA不易被還原，這是由于電正性的-NH₃⁺基團和電負性的-SO₃^–基團被兩個碳原子隔開的緣故。TA的-NH₃和-SO₃基團分別與Zn負極和Zn²⁺具有很高的親和力，可以同時調節溶劑化鞘和IHP吸附，從而抑制析氫反應。

圖2 半電池性能

通過-SO₃和-NH₃之間的鹽橋作用，通道可以誘導含TA的溶劑化Zn²⁺優先遷移和沉積，形成（002）紋理，而剩余的TA則吸附在表面形成新的通道。吸附在IHP中的TA由于靜電排斥作用而被洗脫，并與剝離的Zn²⁺重組為溶劑化的分子。

動態轉換過程僅使用微量的TA介質就能顯著提高Zn沉積/剝離穩定性（超過4000小時），并在2400次循環中將平均庫侖效率（CE）提高到99.9%。

此外，在每個試驗條件下都能實現低極化電壓誘導均勻成核。總體而言，這項工作為實現高性能水系鋅金屬電池（AZMBs）的電解液工程提供了新的見解。

圖3 Zn||α-MnO₂全電池性能

Taurine-Mediated Dynamic Bridging Strategy for Highly Stable Zn Metal Anode. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102882

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