大连化物所AFM：表面氢键网络与锌负极在水系电解液中电化学性能

水引起的寄生反应（如自发腐蚀和析氢反应）已被公认为是导致水系电解质中锌负极电化学性能低下的罪魁祸首。然而，作为Zn电化学的相关参与者，界面水如何影响锌负极上发生的寄生反应仍未得到充分了解。

图1. AMPA的作用示意

中科院大连化物所彭章泉、赵志伟等提出了一种吸附（氨甲基）膦酸（AMPA）添加剂来调节界面水行为，从而在界面水结构与锌负极的电化学性能之间建立联系。

具体而言，作者通过结合使用原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）和密度泛函理论（DFT）计算发现，AMPA的优先吸附不仅是自发腐蚀水解离的屏蔽位点，更重要的是在电场作用下重构了具有高电化学稳定性的界面氢键网络。

图2. AMPA添加剂在Zn2+沉积过程中的贡献研究

因此，正如表面增强拉曼光谱（SERS）和差分电化学质谱（DEMS）所证明的那样，锌负极表面的寄生反应可被大大抑制，从而实现了无枝晶和长寿命的锌负极。

此外，这种优化的电解液还具有极佳的兼容性，在Zn/NH4V4O10全电池中的电化学性能得到了改善，尤其是在高温条件下。

该工作介绍的结果强调了界面水结构的影响，并为可充锌电池的多功能电解液提供了设计标准。

图3. 电化学性能研究

Linking Interfacial Hydrogen-Bond Network to Electrochemical Performance of Zinc Anode in Aqueous Solution. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305804