可充水系鋅離子電池由于其低成本和高安全性，作為下一代儲能設備之一具有巨大潛力。然而，長期穩(wěn)定的電極和電解液的開發(fā)仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。

北京化工大學陳仕謀、王峰、邱介山等為界面層設計開發(fā)了一種自分離策略，以同時優(yōu)化電極和電解液。

圖1. 不同電池體系的電極/電解質(zhì)界面電化學行為示意圖

自分離的界面含有三氰胺鈉（NaTCN）和聚丙烯腈（PAN），并表現(xiàn)出許多獨特的優(yōu)勢：

1）在負極方面，界面通過(TCN)-的電化學演化逐漸演變成電反應屏蔽層，形成碳氮聚合物骨架，改變Zn²⁺遷移途徑，抑制副反應，同步促進鋅的均勻沉積；

2）對于體相電解液，分離的離子可以擴散到電解液中，影響Zn²⁺的溶劑化環(huán)境，降低冰點溫度，有利于低溫性能的發(fā)揮；

3）在正極一側(cè)，分離的離子保持Na⁺離子平衡，逐漸形成穩(wěn)定的正極-電解質(zhì)界面（CEI），以提高正極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和快速離子擴散能力（10^-8到10^-10 cm² s^-1）。

圖2. 半電池性能

雙電極與電解液的耦合確保了高溫下的熱穩(wěn)定性和低溫下卓越的擴散動力學?；谶@些優(yōu)勢，Zn對稱電池在寬溫下實現(xiàn)了長達3000小時的循環(huán)壽命，Zn//NaV₃O₈ ?1.5H₂O（NaVO）全電池也在-10℃下實現(xiàn)了超過10000次的超長循環(huán)壽命。此外，具有250次循環(huán)壽命的軟包電池以及在彎曲和剪切條件下的柔性顯示也證明了其實際應用前景。

圖3. 寬溫和柔性性能展示

Simultaneously Stabilizing both Electrodes and Electrolytes by a Self-Separating Organometallics Interface for High Performance Zinc-Ion Battery at Wide Temperatures. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202206239