尿素诱导的界面工程实现高可逆性水系锌离子电池

摘要 水系锌离子电池（AZIBs）因金属锌的高理论容量和低氧化还原电位而被视为极具前景的可充电储能器件。然而，不可控的枝晶生长和锌/电解液界面处的水诱导副反应，以及在高电流密度（> 2 mA·cm −2 ）和大面容量（> 2 mAh·cm −2 ）下较差的可逆性，仍限制了 AZIBs 的实际应用。因此，迫切需要一种能够克服这些困难的策略。在此，我们向 AZIBs 的电解液中引入了一种环保且低成本的添加剂——尿素，以诱导锌的均匀沉积并抑制副反应。吸附行为测量、电化学表征和形貌观察揭示了尿素在锌/电解液界面引起的界面修饰，展示了其在 AZIBs 中的巨大潜力。因此，在添加了尿素添加剂的 1 mol·L −1 ZnSO 4 电解液中，Zn/Zn 对称电池在 5 mA·cm −2 的高电流密度和 5 mAh·cm −2 的容量下实现了长期循环稳定性（超过 2100 h）。此外，组装的含有尿素的 Zn/NH 4 V 4 O 10 全电池表现出优异的循环性能和 99.98% 的卓越平均库仑效率。这些结果表明，这是一种用于实现高可逆性 AZIBs 的低成本且有效的添加剂策略。