水系锌离子电池具有高安全性，高可靠性和成本低廉等优点，是目前电化学储能设备中较受关注的关键技术之一。富氟的固体电解质界面(SEI)对锌金属阳极的性能至关重要，其不仅提供亲锌沉积位点，还阻止了锌阳极与电解质直接接触，减少析氢副反应。目前已有多种策略通过构建富氟SEI层来改善锌阳极较差的电化学可逆性。然而，一个基本问题长期以来一直被忽视：由于含氟组分的溶解，富氟SEI在水性电解质中本质上是不稳定的。
针对这一问题，西安交通大学化学学院丁书江团队首次揭示了富氟SEI的溶解是造成界面不稳定的原因之一并提出抑制富氟SEI溶解的策略。在水系锌离子电池基底电解液中引入1,4-噻噁烷(TX)添加剂可减缓含氟组分(如ZnF2)的溶解并稳定富氟SEI层。一方面, TX调节水溶剂的极性，有效降低ZnF2的溶解度；另一方面，TX可以在电极/电解质界面形成较强的化学吸附并优化Zn2+溶剂化壳结构，降低局部水分子的活性，进一步阻止ZnF2溶解到电解质中，增强金属锌阳极的稳定性。作为概念验证，改性电解液制备的Zn||KVOH全电池展现出优异的循环稳定性，即使在高负载和贫电解质条件下也具有出色的容量保持率，满足了实用锌离子电池对高能量密度的需求。本研究为解释锌阳极失效提供了一个全新的视角，为后续人工SEI层的构建和电解质设计提供了有益参考。
TX添加剂抑制富氟SEI溶解示意图
上述研究成果近期以《抑制富氟SEI的溶解实现水系锌离子电池的高可逆锌金属阳极》(Suppressed Dissolution of Fluorine-rich SEI Enables Highly Reversible Zinc Metal Anode for Stable Aqueous Zinc-ion Batteries)为题发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上，西安交通大学化学学院为第一通讯单位。该论文第一作者为西安交大博士生张亚楠，通讯作者为西安交大化学学院丁书江教授，赵洪洋助理教授和伦敦大学学院何冠杰教授。该工作得到了国家自然科学基金和陕西省秦创原创新人才计划项目的资助。论文的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心的支持。
论文链接地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202407067?af=R
丁书江教授课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/dingsj
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