水系锌电池被认为是一种具有成本效益和环境可持续性的储能技术，但受到锌负极侧臭名昭著的枝晶生长和寄生反应的严重阻碍。

在此，南京理工大学Tao Chen，Jiajun Fu提出了一种双功能胶体电解质设计，利用上转换纳米晶体NaErF₄@NaYF₄作为固体添加剂，提供功能金属和氟离子的持续释放，通过形成静电屏蔽层和原位构建富含ZnF₂的保护界面，有效提高Zn负极的可逆性，抑制枝晶生长和析氢。

文章要点

1）实验表征和分子动力学模拟共同证实了NaErF₄@NaYF₄添加剂可以通过与Zn²⁺离子的强静电耦合来修饰NaErF₄@NaYF₄表面附近的Zn²⁺溶剂化环境。

2）因此，在对称电池中，改进的电解质可以在2100小时内稳定地镀锌/剥离，电流密度为3 mA cm ^-2，容量为1 mAh cm ^-2。采用改性电解液制备的Zn/MnO₂全电池可在2 A g⁻¹下稳定工作1600次。

因此，这项工作对于探索多功能电解质添加剂用于长效锌金属水系电池具有很大的潜力。

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Bin Hu, et al, Colloid Electrolyte with Weakly Solvated Structure and Optimized Electrode/Electrolyte Interface for Zinc Metal Batteries, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c03638

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03638