氟化间相使可逆的含水锌电池化学反应成为可能( Fluorinated interphase enables reversible aqueous zinc battery chemistries )

L Cao D Li T Pollard T Deng C Wang

金属锌具有理论容量高（820 mAh g1)、氧化还原电位低（相对于标准氢电极为0.762V)、丰度高、毒性低等优点，是一种理想的阳极。当用于水电解质时，它也带来了本质的安全性，但遭受严重的不可逆性。库仑效率低、枝晶生长和耗水量低是最好的例证。这被认为是由于在镀锌和剥离过程中严重的析氢，使得在原位形成固体-电解质界面(SEI)是不可能的。在这里，我们报告了一个水锌电池，其中稀和酸性的水电解质和烷基铵盐添加剂有助于形成一个强大的，导电Zn2+和防水的SEI。这种SEI的存在使其具有优异的性能：在TiZn非对称电池中以99.9%的库仑效率无枝晶镀锌/剥离1000次；ZnZn对称电池6,000循环(6,000小时）的稳态充放电；和使用有限锌的高能量密度（ZnVOPO4全电池136 Wh·kg1,大于6000次循环保持率为88.7%,ZnO2全电池325 Wh·kg1,大于300次循环保持率为325 Wh·kg1,ZnMnO2全电池218 Wh·kg1,大于1000次循环保持率为88.5%）。形成SEI的电解质还允许TiZnxVOPO4的无阳极袋式电池在100%放电深度下可逆运行100个循环，从而建立了水锌电池作为实际应用中可行的电池系统。使用水性电解质组合物形成对Zn(ii)离子可渗透但防水的固体-电解质间相。无阳极水囊电池的循环性能显示了本质安全储能应用的前景。

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