近日，未来科学国际合作联合实验室新概念材料团队在Energy & Environmental Science上发表题为“Reunderstanding Aqueous Zn Electrochemistry from Interfacial Specific Adsorption of Solvation Structures”的研究性工作。该工作以新颖的溶剂化结构吸附模型视角重新审视了Zn-Mn电池体系中双边电极的法拉第行为，为理解更真实的电池反应机制提供了全新的观点。
锰基水锌电池以其低成本、安全可靠、高能量密度等优点引起了科学界的广泛关注。然而，电池容量的异常波动和快速短路要求我们进一步研究双电极上的法拉第反应。本研究发现，在含硫酸盐和磺酸盐电解质的水溶液锌基电池中，Mn2+沉积和Zn2+电镀行为存在差异，这种差异既无法用体相电解质的性质来解释，也无法用传统孤立的离子吸附模型来解释。对此，本文揭示了一个特定的吸附模型，该模型成功地解释了上述差异，并决定了EEI处的法拉第动力学。在所提出的特性吸附模型的指导下，设计了具有中等界面特性吸附强度的混合电解质，既保证了循环的稳定性，又提供了可观的容量。该工作提出的特定吸附模型有望为理解锌基电池和其他电池系统中电极/电解质界面的反应动力学提供新的见解。
图一：与电极无依赖性的异常锰沉积行为
图二：正极处的电极/电解液质界面的特性吸附行为
图三：考虑/不考虑溶剂化结构时正极侧锰沉积的差异性结果
图四：负极处的电极/电解液质界面的特性吸附行为
图五：考虑/不考虑溶剂化结构时负极侧锰沉积的差异性结果
图六：双边电极界面的合理化设计
相关的研究成果近期发表在Energy & Environmental Science杂志上，文章第一作者为吉林大学博士生杨航，通讯作者为吉林大学韩炜教授和南京航空航天大学陈铎助理教授。该工作得到了国家自然科学基金以及吉林大学未来科学国际合作联合实验室种子基金的支持。
全文链接：https://doi.org/10.1039/D3EE00658A
