10月23日消息,据chemeurope报道,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、江苏大学联合德国亥姆霍兹乌尔姆研究所(HIU)与卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究团队,开发出一种分子级电解液策略,利用天然二肽L-肌肽(L-carnosine)作为多功能电解液添加剂,同步解决水系锌电池的枝晶与腐蚀难题。

水系锌金属电池因本征安全、低成本与高理论能量密度被视为规模化储能的候选技术,但锌负极在循环中不可避免地产生枝晶与副反应,降低库仑效率、消耗电解液并缩短寿命。该研究的思路跳出了人工保护涂层路线,直指分子层面的锌离子溶剂化与电极-电解液界面化学:L-肌肽的永久偶极矩达5.34 D,约为水的2.5倍,可竞争性参与Zn2+配位,部分取代初级溶剂化壳层中的水分子,从而弱化Zn2+与水的相互作用、促进脱溶剂过程;同时L-肌肽优先吸附于锌表面,将内亥姆霍兹平面重构为Zn2+导电界面,实现更快的离子传输与更稳定的锌沉积。

与依赖单一功能的传统添加剂不同,L-肌肽分子同时携带羧基、氨基、羰基与咪唑基团,集溶剂化调控、界面吸附与输运优化于一体,这种“一剂多能”的设计为多价离子电池界面工程提供了新范式。

水系锌电池若在长循环寿命上取得突破,其成本与安全性优势将直接对标锂电储能系统,对电网侧储能与固定式应用构成降维竞争。该成果的工程化验证(高面容量、贫电解液条件下的循环表现)将是下一阶段看点。 (来源:chemeurope)