偶极晶体筛添加剂

引导锌沿(002)沉积

一种痕量不对称偶极分子添加剂，通过吸附钝化不稳定晶面并排斥锌离子，迫使锌沿稳定(002)面沉积，从而抑制枝晶和副反应。

Xu, Yuting · Yu, Li · 朱裔荣 · Rui, Zhao · 陈文昊 · 邹国强 · 侯红帅 · 纪效波

Nano Energy 2026

参数信息

对称电池循环寿命

6000 h

对称电池循环寿命

1100 h

累积容量

6.5 Ah cm−2

放电深度

70 %

库仑效率

99.8 %

MnS//Zn电池容量保持率

82.5 %

MXene//Zn电容器容量保持率

85.8 %

技术优势

定向沉积(002)面

MA分子通过磺酰基特异性吸附在不稳定的(101)和(100)晶面，形成自适应屏障阻断这些面；同时氨基排斥Zn²⁺，使锌离子只能沉积在稳定的(002)面。

极大延长循环寿命

采用该添加剂后，Zn//Zn对称电池在0.25 mA cm−2下稳定循环6000小时，在10 mA cm−2下稳定循环1100小时，累积容量达6.5 Ah cm−2。

高库仑效率

Zn//Cu不对称电池在5000次循环后仍具有99.8%的高库仑效率，表明锌沉积/剥离过程高度可逆。

用量极低

添加剂浓度仅为2 mM，即可实现上述性能提升，不会显著增加电解液成本或改变其性质。

应用场景

• 水系锌离子电池：替代传统无添加剂电解液，显著延长循环寿命。
• 锌离子电容器：稳定锌负极沉积，提升电容器长期运行稳定性。
• 锌金属负极：直接调控锌沉积晶面，解决枝晶与副反应问题。
• 高安全储能：抑制枝晶刺穿隔膜，降低电池短路起火风险。
• 可充电水系电池：赋予水系体系更长的循环寿命，推动实用化。