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鋅金屬是有前景的水系電池負極材料之一，但它存在著令人不快的枝晶生長、嚴重的析氫和腐蝕。

圖1 電解液設計

江西師范大學陳義旺、南昌大學袁凱等引入了一種聚陽離子添加劑，即聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDD），以實現長期和高可逆的鋅沉積/剝離。具體來說，PDD可以同時調節電解液和Zn/電解液界面的電場，以改善Zn²⁺遷移行為，引導主導的Zn（002）沉積，這可以通過Zeta電位、開爾文探針力顯微鏡和掃描電化學顯微鏡來驗證。

此外，PDD還創造了一個富含正電荷的保護層和一個富含N的混合內層，在沉積過程中加速了Zn²⁺的脫溶劑化，并阻止了水分子和Zn負極之間的直接接觸。

圖2 半電池電化學性能

得益于這些優點，集成Zn//Cu電池在2900次的長期循環中表現出99.7%的高平均CE，并且組裝的Zn//Zn電池在3000小時內表現出穩定的循環性能，與不含PDD的電解質相比，至少提高了22倍。

此外，Zn//對苯二胺螯合磷酸釩全電池表現出改善的Zn²⁺傳輸和儲存動力學，并在3500次循環中提供了良好的循環穩定性，CE接近100%。這項工作不僅為檢測電場提供了一種可行的技術，而且為聚合物電解質添加劑的設計提供了有價值的見解。

圖3 全電池電化學性能

Polycation-Regulated Electrolyte and Interfacial Electric Fields for Stable Zinc Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202302701

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陳義旺/袁凱Angew.：聚陽離子添加劑提升Zn//Zn電池22壽命！

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