不可控制的鋅（Zn）鍍層和氫氣析出嚴(yán)重?fù)p害了鋅陽極的可逆性。先前的電解質(zhì)設(shè)計側(cè)重于抑制H2O的反應(yīng)性，然而，在電池日歷老化和循環(huán)過程中，堿性副產(chǎn)物的積累仍會惡化電池性能。基于此，中科大任曉迪團(tuán)隊(duì)提出了一種直接解決這些問題的策略，即使用強(qiáng)布倫斯特酸，雙(三氟甲磺酰)亞胺（HTFSI），作為電解質(zhì)添加劑。這種方法重新制定了電池兩極的界面化學(xué)，抑制了持續(xù)的腐蝕反應(yīng)，并促進(jìn)了均勻的鋅沉積。在鋅|電解質(zhì)界面富集疏水性TFSI-陰離子，形成了一個缺乏H2O的微環(huán)境，從而抑制了鋅的腐蝕反應(yīng)，并誘導(dǎo)了富含ZnS的界面。這種高酸性電解質(zhì)表現(xiàn)出高達(dá)99.7%的鋅鍍/剝離庫侖效率，此外，Zn?|?|ZnV6O9全電池經(jīng)過2000個循環(huán)后仍保持了76.8%的高容量保持率。相關(guān)文章以“Highly reversible zinc metal anode enabled by strong Br?nsted acid and hydrophobic interfacial chemistry”為題發(fā)表在Nature Communications上。

在眾多水系電池中，可充電水性鋅（Zn）電池（RAZBs）引起了極大的關(guān)注，這主要受到鋅金屬獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的推動。這包括其高豐度、低成本、顯著的理論容量（820mAh g-1，5855mAh cm-3）和低氧化還原電位（-0.76 V vs.標(biāo)準(zhǔn)氫電極）。盡管具有上述優(yōu)點(diǎn)，但RAZBs的發(fā)展面臨著重要挑戰(zhàn)，原因是在水性電解質(zhì)中，鋅陽極具有較強(qiáng)的反應(yīng)性。它與H2O（自腐蝕）的自發(fā)反應(yīng)會導(dǎo)致氫氣析出反應(yīng)（HER），并伴隨著OH-形成，會引起進(jìn)一步的不良反應(yīng)，例如，在表面沉積Zn(OH)2，或者ZnO等。這與鋅金屬陽極的低庫侖效率（CE）和鋅枝晶生長密切相關(guān)。更重要的是，鋅金屬的腐蝕在RAZBs的整個壽命中持續(xù)存在，不僅在電池循環(huán)期間，而且在空閑時間也是如此。這對于網(wǎng)格規(guī)模的能量存儲應(yīng)用尤為關(guān)鍵，因?yàn)殡姵氐念A(yù)期壽命超過20年。在鋅陽極和電解質(zhì)之間接觸時，自腐蝕會自動啟動，這會在休息期間產(chǎn)生H2，并在電池測試之前隨機(jī)分布上述堿性副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物的存在掩蓋了鋅陽極上的反應(yīng)位點(diǎn)，導(dǎo)致在隨后的沉積過程中鋅沉積不均勻，并加劇其他副反應(yīng)。此外，必須注意的是，腐蝕不僅影響鋅陽極，還導(dǎo)致陰極材料容量降低。持續(xù)釋放OH-來自鋅腐蝕建立了OH-離子的持續(xù)濃度梯度，促使它們遷移到陰極側(cè)。這破壞了電解質(zhì)的pH平衡，并導(dǎo)致陰極表面的副產(chǎn)物同時積累，導(dǎo)致某些陰極材料的容量降低。為了減少H2O對鋅金屬的反應(yīng)性，已經(jīng)實(shí)施了幾種電解質(zhì)設(shè)計策略。王等人提出了一種高濃度水性電解質(zhì)，其中包含1m Zn(TFSI)2 + 20m LiTFSI，以最小化電解質(zhì)中自由H2O分子的數(shù)量，并實(shí)現(xiàn)了高達(dá)99.7%的鋅鍍/剝離CE。我們的團(tuán)隊(duì)利用不溶劑稀釋劑（1,4-二噁烷）開發(fā)了局部高濃度水性電解質(zhì)（LHCE），具有改善的速率性能和降低的成本。此外，在LHCE溶劑化結(jié)構(gòu)中形成了高效的氟化界面（例如，ZnF2），增強(qiáng)了陰離子界面化學(xué)。同時，還將各種有機(jī)共溶劑（例如，二甲基亞砜，乙二醇，乙二醇單甲醚，四甘醇醚等）并入Zn2+溶劑化結(jié)構(gòu)中，以替代活性H2O分子。雖然取得了極大提高的鋅鍍/剝離CE，但也存在使用易燃溶劑時的電池安全性問題。最近，王等人展示了一種水性ZnCl2電解質(zhì)，其中包含LiCl作為支持鹽，這使得高效的鋅鍍/剝離成為可能。在另一項(xiàng)研究中，紀(jì)等人將額外的氯化鹽（LiCl和三甲基氯化銨（TMACl）和二甲基碳酸酯）并入濃縮ZnCl2電解質(zhì)中，以顯著減輕HER副反應(yīng)。

當(dāng)前的研究主要集中在抑制H2O的反應(yīng)性以減輕自發(fā)的鋅腐蝕反應(yīng)，但缺乏有效的策略來處理沉積的堿性副產(chǎn)物，這會加劇鋅金屬在重復(fù)循環(huán)過程中的不穩(wěn)定性。為了終止這種自我強(qiáng)化的循環(huán)，并確保均勻的鋅沉積，在休息期間和整個電池運(yùn)行期間消除這些不良副產(chǎn)物至關(guān)重要。因此，向電解質(zhì)中引入酸性物質(zhì)可能是解決上述問題的直接有效方法。然而，由于對嚴(yán)重氫氣析出副反應(yīng)的擔(dān)憂，這種方法很少被研究。

圖1. a. 在電池休息期間，1m ZnSO4中Zn的自腐蝕，b. 隨后的Zn沉積過程。c. 在電池休息期間，1m ZnSO4 + 酸中Zn的自腐蝕，d. 隨后的Zn沉積過程。

采用非傳統(tǒng)的Br?nsted酸性添加劑的原因在于在典型中性電解質(zhì)中無法避免地在鋅表面形成堿性副產(chǎn)物。在傳統(tǒng)水性電解質(zhì)（如ZnSO4）中，Zn金屬的自腐蝕反應(yīng)無論是否存在O2都涉及H2O的參與，這是RAZBs中不可替代的組成部分。

在鋅表面富集堿性氫氧根陰離子很容易誘導(dǎo)生成導(dǎo)電性差的副產(chǎn)物，例如，在典型硫酸鹽電解質(zhì)中生成的Zn4SO4(OH)6·xH2O（ZSH）。在休息期間生成的副產(chǎn)物隨機(jī)沉淀在表面上，導(dǎo)致隨后的不均勻Zn金屬沉積和樹枝狀生長。這將極大加速腐蝕反應(yīng)，導(dǎo)致副產(chǎn)物的積累，進(jìn)一步加劇問題。為了實(shí)現(xiàn)精確的Zn金屬電沉積，清理Zn金屬表面變得至關(guān)重要。Br?nsted酸，以其活性質(zhì)子釋放能力，成為這一目的的有望候選者。盡管已經(jīng)使用酸性預(yù)處理（例如HCl，H3PO4）的Zn金屬來去除氧化層并在其表面形成微結(jié)構(gòu)，但直接在電解質(zhì)中使用酸性添加劑卻很少見，因?yàn)闀饑?yán)重的氫氣析出副反應(yīng)。最近，Li等人引入了N,N-二甲基甲酰胺三氟甲磺酸鹽（DOTf）作為電解質(zhì)添加劑，它在水解過程中形成三氟甲磺酸（HOTf）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF），極大提高了Zn金屬的CE。這引發(fā)了一個有趣的問題，即在存在純凈和更強(qiáng)的Br?nsted酸時，Zn金屬的行為如何。雖然質(zhì)子（H+）可以與Zn金屬反應(yīng)，但它也將避免OH-的形成，從而抑制Zn表面堿性副產(chǎn)物的沉淀，并為Zn的均勻沉積鋪平道路。此外，可以調(diào)節(jié)酸性物質(zhì)的反應(yīng)性和濃度，以減輕它們對Zn金屬的腐蝕，并利用它們清除表面副產(chǎn)物的能力。

圖2. a. HTFSI的分子結(jié)構(gòu)。b. HTFSI的靜電勢圖（ESP）。在不同電解質(zhì)中休息期間對Zn?|?|Zn電池進(jìn)行原位pH監(jiān)測，c. 1m ZnSO4；d. 1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI。e. Zn表面在1m ZnSO4電解液中浸泡1小時（e1）、2小時（e2）和5小時（e3）后的SEM圖像；（e4）在1m ZnSO4電解液中浸泡5小時后的Zn表面的EDS元素分布圖。f. Zn表面在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI電解液中浸泡1小時（f1）、2小時（f2）和5小時（f3）后的SEM圖像；（f4）在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI電解液中浸泡5小時后的Zn表面的EDS元素分布圖。g. Zn?|?|Zn電池的電壓-時間曲線，Zn電極在使用前在1m ZnSO4電解液中浸泡1小時（g1）、2小時（g2）、5小時（g3）和10小時（g4）

HTFSI是迄今為止已知的最強(qiáng)Br?nsted酸之一，在本研究中選擇它作為添加劑，以解決上述Zn金屬陽極的問題。如圖所示，TFSI-陰離子具有龐大的結(jié)構(gòu)，負(fù)電荷高度離域化。弱陽離子-陰離子相互作用極大地增加了HTFSI的Br?nsted酸性。此外，兩個全氟-CF3基團(tuán)相對于中心的S-N-S單元呈相反方向排列，賦予TFSI-陰離子良好的疏水性。先前的研究表明，TFSI-的這種疏水性對于金屬在潮濕和水溶液中的穩(wěn)定性有益。我們首先探討了其對于Zn金屬在電池休息期間的自腐蝕反應(yīng)的影響，通過對Zn?|?|Zn電池進(jìn)行原位pH監(jiān)測來進(jìn)行。當(dāng)將Zn陽極浸入1m ZnSO4電解液中180分鐘時，我們觀察到pH從4.76增加到5.47。這種pH向堿性方向的轉(zhuǎn)變將促進(jìn)ZSH的形成。pH的大幅波動表明Zn陽極在1m ZnSO4電解液中經(jīng)歷了明顯的自腐蝕。相比之下，在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI電解液中，我們觀察到pH從1.57增加到1.71，這表明HTFSI的添加可以保持Zn/電解質(zhì)界面的相對低pH值。我們延長了Zn/1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI/Zn電池的休息時間，并觀察到在10小時休息后，pH增加到3.58。然而，隨著循環(huán)時間的延長，pH值低于相同時間休息后的值。Zn/1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI/Zn電池在循環(huán)過程中保持相對較低的pH值，表明在電化學(xué)過程中形成了更加均勻和有保護(hù)性的SEI。

當(dāng) Zn 箔在 1?m ZnSO4 電解液中浸泡 1 小時后，在 Zn 表面觀察到了大量副產(chǎn)物，隨著接觸時間的增加，這些副產(chǎn)物進(jìn)一步增長。EDS 映射顯示，Zn 箔表面在 1?m ZnSO4 電解液中浸泡 5 小時后含有大量 S 和 O 元素。X 射線衍射 (XRD) 結(jié)果證實(shí)這些物質(zhì)主要是 ZSH。相比之下，加入 HTFSI 后，Zn 表面顯著光滑，避免了 ZSH 副產(chǎn)物的產(chǎn)生。研究了電池休息期間形成的 ZSH 對后續(xù)電化學(xué)過程的影響。Zn?|?|Zn（使用前浸泡在 1?m ZnSO4 電解液中的 Zn 箔）電池的極化隨著浸泡時間的延長而增加，導(dǎo)致異常的電壓-時間曲線和更早的電池失效。拆卸電池時觀察到嚴(yán)重的枝晶穿透隔膜現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，自腐蝕副產(chǎn)物附著在 Zn 電極表面會嚴(yán)重影響 Zn 沉積。相反，HTFSI 可以在電池休息期間修改 Zn 陽極的腐蝕路徑，防止腐蝕副產(chǎn)物如 ZSH 的形成，并促進(jìn)后續(xù)沉積。

圖3. a 和 b 中分別展示了在不同電解液中的 Zn?|?|Cu 電池在 1?mA?cm?2, 0.5 mAh cm?2 (a) 和 4?mA?cm?2, 2 mAh cm?2 (b) 下的 Zn 庫倫效率 (CE) 演變。c 圖顯示了在 Cu 基底上的成核和生長過電位。d 圖展示了 Zn?|?|Zn 電池在逐步增加的電流密度下的電壓演變。e 圖則顯示了在 4?mA?cm?2 和 4 mAh cm?2 條件下，Zn|1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI|Zn 和 Zn|1?m ZnSO4?|?Zn 電池的恒電流 Zn 鍍/剝過程。

添加過少的HTFSI將產(chǎn)生有限的效果，而添加過多的HTFSI將引發(fā)不可控的副反應(yīng)，如HER和Zn腐蝕。在Zn?|?|Cu電池中以1mA?cm-2和0.5mAh cm-2檢測了1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI 的CE, Zn電極的CE表現(xiàn)出快速穩(wěn)定，在最初的40個循環(huán)內(nèi)達(dá)到99％。隨后，在1400個周期內(nèi)達(dá)到99.7％的CE。相比之下，基線電解質(zhì)1m ZnSO4顯示出不規(guī)則波動的CE，并在180個循環(huán)后迅速失效。此外，1m ZnSO4和1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI中的初始CE分別為86.48％和93.27％。添加HTFSI大大提高了Zn鍍/溶的初始CE。這表明在休息期間去除堿性腐蝕副產(chǎn)物對于通過控制Zn沉積來提高Zn金屬可逆性是非常有益的。此外，在4mA?cm-2電流密度和2mAh cm-2面積容量下，設(shè)計的電解質(zhì)在僅10個周期內(nèi)就表現(xiàn)出超過99％的令人印象深刻的CE，這在550個周期內(nèi)保持（高達(dá)?99.85％）。 另外，文章比較了傳統(tǒng)酸預(yù)處理方法和酸添加策略之間的差異。與Zn箔的傳統(tǒng)酸預(yù)處理方法相比，電解質(zhì)中添加HTFSI大大提高了Zn鍍/溶在長期循環(huán)過程中的CE。

圖4. 銅上鍍鋅的形貌。1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI 中鍍鋅的 SEM 圖像，（a1-a3 和 a5）為俯視圖，（a4）為橫截面圖；1?m ZnSO4 中鍍鋅的 SEM 圖像，（b1-b3 和 b5）為俯視圖，（b4）為橫截面圖。白色虛線內(nèi)為 Zn4SO4(OH)6·xH2O。EDS 元素映射顯示了鍍鋅后 Cu 電極表面在 1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI (a6) 和 1?m ZnSO4 (b6) 電解液中的情況。c 圖顯示了陰極表面副產(chǎn)物的形成機(jī)制。d 圖為原位拉曼測試裝置的示意圖。e 和 f 圖分別為 1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI (e) 和 1?m ZnSO4 (f) 中 ZVO 的原位拉曼光譜。

為了了解HTFSI添加劑的影響，對在銅基底上沉積的鋅金屬進(jìn)行了形貌表征（在電流密度為1mAcm?2、面積容量為0.5mAhcm?2的條件下進(jìn)行了10個循環(huán)）。為了更容易地進(jìn)行橫截面觀察，沉積容量調(diào)整為2mAhcm–2，電流密度設(shè)定為4mAcm–2。在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI電解質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)了密集、均勻、納米尺寸的鋅沉積物，厚度為4.3μm，而在1m ZnSO4電解質(zhì)中呈現(xiàn)的苔蘚狀鋅生長厚度為14.8μm。此外，EDS映射圖像（展示了大量鋅（73.89%）、少量硫（0.80%）和氧（25.31%）元素在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI系統(tǒng)中鋅表面的均勻分布。極少量的硫含量表明ZSH未在鋅表面積累。XRD結(jié)果證實(shí)，在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI系統(tǒng)中未檢測到ZSH（。相反，在1m ZnSO4電解質(zhì)中循環(huán)鋅后，大量硫（4.71%）和氧（61.58%）元素表現(xiàn)出在鋅表面的不均勻分布（圖，硫和氧出現(xiàn)在同一區(qū)域，表明該區(qū)域可能形成了ZSH。XRD結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了1m ZnSO4電解質(zhì)中存在ZSH）。

由于Choi等人最近確認(rèn)堿腐蝕是基于釩氧化物的RAZB降解的起源，因此無法忽略鋅腐蝕對陰極的影響。鋅腐蝕產(chǎn)生的OH?擴(kuò)散到陰極，將在陰極表面形成ZSH并損害電池的循環(huán)穩(wěn)定性。原位拉曼是一種優(yōu)秀的技術(shù)，可以實(shí)時研究陰極表面的變化，因?yàn)槠涠痰淖V圖采集時間（每個譜圖約60秒）。原位拉曼裝置的示意圖如圖4d所示。在HTFSI存在的情況下，原位拉曼結(jié)果顯示陰極表面沒有明顯變化，而在1m ZnSO4系統(tǒng)中觀察到了ZSH的出現(xiàn)和消失。這表明ZSH的形成是由OH?擴(kuò)散到陰極材料附近引起的。通過添加HTFSI，質(zhì)子有效地去除了過量的OH?，從而阻止了ZSH的參與。綜上所述，引入HTFSI后，在陽極或陰極上均未檢測到腐蝕副產(chǎn)物ZSH的形成。

圖5. a 不同電解質(zhì)中全電池的CV曲線，掃描速率為1mV?s?1。b 1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI電解質(zhì)中全電池的電壓曲線。c 1m ZnSO4電解液中全電池的電壓曲線；d 循環(huán)性能。e 和 f 經(jīng)過24小時休息后的全電池自放電測試。g 不同電解質(zhì)中全電池在2A?g?1下的長期循環(huán)穩(wěn)定性。

在室溫下研究了1m ZnSO4 + 0.1m HTFSI對全電池電化學(xué)性能的影響，使用ZnV6O9 (ZVO) 陰極。在1m ZnSO4電解質(zhì)中，觀察到了隨著循環(huán)而發(fā)生的顯著容量損失，這可能是由于兩個電極上都形成了ZSH。，Zn|1m + 0.1m HTFSI|ZVO在不同電流密度下的比容量高于Zn|1m ZnSO4|ZVO。即使在較高的電流密度下，10Ag-1，對于Zn|1m ZnSO4 + 0.1m HTFSI|ZVO仍然獲得了108.5mAhg-1的高比容量。此外，還探索了全電池的自放電行為。經(jīng)過24小時靜置后，Zn|1m ZnSO4 + 0.1m HTFSI|ZVO保持了約94.98%的原始容量，遠(yuǎn)高于Zn|1m ZnSO4|ZVO（72.85%）。除了優(yōu)異的倍率性能外，Zn|1m ZnSO4 + 0.1m HTFSI|ZVO的循環(huán)性能也得到了極大改善。在2Ag-1下循環(huán)2000次后，含有HTFSI的電池保持了182mAhg-1的容量，遠(yuǎn)高于沒有添加劑的電池。其容量保持率達(dá)到了76.8%，并實(shí)現(xiàn)了接近100%的穩(wěn)定CE。

圖6. a) Zn 陽極在 1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI 中浸泡 5 小時后的 XPS 光譜。b) Zn 陽極在 1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI 中經(jīng)過 50 次循環(huán)后的 XPS 光譜。c) 1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI 電解液的拉曼光譜，d) Zn 表面區(qū)域的拉曼光譜。aTFSI- 和 aSO42- 分別是 TFSI? 和 SO42? 信號的峰面積。e) Zn 表面不同深度的元素分布及 H2O 缺乏區(qū)域的形成。f) 1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI 和 g) 1?m ZnSO4 電解液中電解質(zhì)物質(zhì)分布的快照。h) HTFSI 添加劑工作機(jī)制的示意圖。

在加入HTFSI后，SO42-的S-O振動信號和與H2O相關(guān)的O-H振動信號沒有明顯變化。這表明HTFSI的作用不能歸因于電解質(zhì)溶劑化結(jié)構(gòu)的改變。為了深入研究HTFSI添加劑的作用機(jī)制，通過Ar+濺射在0、約2、約10和約20?nm不同深度對Zn電極進(jìn)行了X射線光電子能譜（XPS）分析。所有結(jié)合能均使用C 1?s峰（284.8?eV）作為參考進(jìn)行了校準(zhǔn)。S 2p光譜證實(shí)了Zn電極表面存在ZnSO4（169.4?eV）、ZnSO3（167.7?eV）和ZnS物質(zhì)（162.1?eV）。這一結(jié)果表明，在1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI體系中，Zn金屬會自發(fā)形成ZnS。ZnS組分可能源于SO42-的還原，而不是TFSI-陰離子，因?yàn)樵贔 1?s XPS光譜中缺乏與氟相關(guān)的物質(zhì)。先前的研究也表明，在另一種超酸三氟甲磺酸（HOTf）的存在下，SO42-還原為ZnS可以被誘導(dǎo)，進(jìn)一步證實(shí)了HTFSI作為超酸在促進(jìn)ZnS形成中的關(guān)鍵作用。在我們設(shè)計的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)HTFSI和1?m ZnSO4同時接觸時，我們觀察到Zn表面形成了不溶性的ZnS固體，如XRD測試所揭示。

本文采用表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）和理論計算來更好地理解HTFSI在Zn金屬穩(wěn)定性中的作用。我們比較了1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI電解液的體積與Zn表面區(qū)域的拉曼信號。與體積電解液相比，Zn表面的TFSI-/SO42-峰面積比率較高（0.230 vs. 0.194），表明TFSI-陰離子更傾向于富集在電極表面上。還進(jìn)行了含有明確H2O溶劑分子的從頭計算動力學(xué)（AIMD）模擬，以了解界面處物種的分布。從Zn表面不同距離處的H2O、SO42-和TFSI-的數(shù)量密度分布所示。與SO42-陰離子相比，TFSI-陰離子在1m ZnSO4?+?0.1m HTFSI中富集在Zn表面上。將HTFSI添加到1m ZnSO4電解液中還導(dǎo)致Zn表面H2O的分布減少，這是由于TFSI-的疏水特性造成的。這些結(jié)果與先前的研究結(jié)果一致，即SO42-是親水的，而TFSI-具有明顯的疏水性。由于TFSI-的強(qiáng)烈疏水性，在Zn表面形成了一個缺乏H2O的區(qū)域，極大地抑制了腐蝕反應(yīng)。因此，HTFSI在電池休息期間的作用機(jī)制可以歸因于兩個方面。首先，強(qiáng)布朗斯特酸的加入防止了鋅表面腐蝕產(chǎn)物的積累。其次，HTFSI在鋅表面的存在形成了一個具有超酸活性的疏水界面區(qū)域，誘導(dǎo)形成ZnS并防止鋅電極的進(jìn)一步腐蝕。這兩個方面都與TFSI?陰離子的性質(zhì)密切相關(guān)，因?yàn)榫哂惺杷?CF3基團(tuán)的大塊結(jié)構(gòu)不僅使負(fù)電荷離域以增加質(zhì)子供體能力，還在鋅表面形成疏水界面以抑制進(jìn)一步的電解質(zhì)腐蝕。

這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認(rèn)為酸會降低鋅負(fù)極性能的觀點(diǎn)。相反，使用具有疏水基團(tuán)的強(qiáng)Br?nsted酸（HTFSI）作為RAZBs的電解質(zhì)添加劑，有效促進(jìn)了去除鋅表面不溶性堿性副產(chǎn)物后的均勻鋅沉積。結(jié)果非常令人興奮，優(yōu)選的1?m ZnSO4?+?0.1?m HTFSI電解質(zhì)表現(xiàn)出顯著提高的性能：在超過1400個循環(huán)中，鋅鍍覆/剝離穩(wěn)定，庫侖效率達(dá)到99.7%（在更高的速率和面積容量下超過99.8%），在深度放電條件下（34% DODZn），Zn|Zn電池的循環(huán)穩(wěn)定性超過1000小時，以及穩(wěn)定的Zn|ZVO全電池性能。優(yōu)異的鋅穩(wěn)定性和可逆性歸因于強(qiáng)Br?nsted酸在抑制堿性ZSH形成方面的直接作用，以及疏水性TFSI?陰離子在鋅表面誘導(dǎo)形成富含ZnS的界面保護(hù)層的效果，從而有效防止了持續(xù)的副反應(yīng)。這項(xiàng)工作揭示了一個有趣的發(fā)現(xiàn)，即強(qiáng)且疏水的酸對鋅負(fù)極可以產(chǎn)生有益的效果，并為可逆鋅金屬負(fù)極的發(fā)展提供了寶貴的見解。

Highly reversible zinc metal anode enabled by strong Br?nsted acid and hydrophobic interfacial chemistry.