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水系鋅金屬電池（AZMBs）因其資源豐富、體積容量高（5855 mAh cm^-3）和適宜的氧化還原電位（-0.76 V vs. 標準氫電極）而受到廣泛關注。然而，水作為溶劑會引發鋅負極界面的副反應，導致寬pH值電解液中的可逆性差和壽命短。

在此，浙江大學陸俊團隊通過NADS（萘二磺酸鈉）的異構體研究了功能性官能團排列對鋅負極的影響，并探索了在寬pH值電解液中增強AZMBs性能的添加劑規律性。研究顯示，NADS通過改變Zn²⁺與水的配位來減少氫氣析出反應，并形成單分子層以加速Zn²⁺的還原動力學。基于此，組裝的對稱電池和全電池在寬pH值電解液中展現出優異的循環性能。

圖1. ZS和ZS-26 NADS電解液中鋅負極的表面特性和分子層面的吸收機制

總之，該工作通過使用26 NADS作為添加劑，可以在寬pH值電解液中構建穩定的鋅負極，從而顯著提高水系鋅金屬電池（AZMBs）的電化學性能。

研究顯示，26 NADS利用其兩端的捕獲功能減緩了濃度梯度，并加速了Zn²⁺的電化學還原動力學，抑制了鋅負極的枝晶生長和氫氣析出反應。此外，26 NADS在鋅負極表面形成的分子層能夠防止[Zn(OH)₄]^2-在堿性電解液中過度局部飽和，從而提高了鋅負極的熱力學穩定性。

基于此，使用26 NADS的Zn||Zn對稱電池展示出長達7200小時的超長循環壽命，Zn||MnO2全電池在5 A g^-1的電流密度下維持了超過13000個循環的穩定性能。Zn||AC電容器在3 A g^-1的電流密度下能夠運行260000個循環，顯示了卓越的長期循環性能。

因此，該工作為合理設計和選擇在寬pH值電解液中實際應用的高效添加劑提供了理論和實驗指導。

圖2. 使用26 NADS添加劑的全電池性能

Interfacial Regulation via Configuration Screening of Disodium Naphthalenedisulfonate Additive Enabled High-Performance Wide-pH Zn-based Batteries, Energy & Environmental Science 2024

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長達7200小時！浙江大學陸俊團隊，EES！

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