研究背景随着柔性可穿戴电子设备及柔性储能器件的日益发展，对于柔性软导体的需求变得越来越迫切。为满足多功能储能器件的需要，水凝胶电解质得到了广泛的应用，相比于固态电解质的机械柔韧性差、离子电导率低和界面接触电阻大等问题，水凝胶电解质具有高离子电导率、良好的柔韧性、可拉伸性和生物相容性等特质，故而引起了人们的广泛关注。将水凝胶电解质应用于储能器件时，可以代替隔膜和电解液，不仅能够降低电极和电解质界面的接触电阻还能减少生产成本和抑制枝晶。目前已有一些具有极性官能团的柔性聚合物被广泛应用于聚合物电解质，例如聚乙二醇、聚二氧戊烷等。但是，水凝胶电解质的高含水量通常会削弱其机械强度，使其无法应对在重复使用过程中的弯曲和变形。上述缺点大大限制了水凝胶电解质的实际应用。为了解决这一问题，研究人员通过共价交联或物理交联等方式致力于开发一系列高强度的水凝胶电解质。虽然所制备的水凝胶电解质具有了一定的机械强度，但在合成水凝胶的过程中往往需要额外添加交联剂或者其他助剂，合成过程的复杂性和不可控性阻碍了其进一步商业化应用。在水溶液体系中，具有亲水性的合成或天然高分子材料的溶解度会受到溶液中盐离子种类的影响，这种影响被称为Hofmeister效应。根据不同盐离子产生的不同作用以及作用强度的高低，先前的工作总结出了Hofmeister序列。Hofmeister序列中间的盐离子对于水溶液中聚合物的溶解度几乎没有影响，当盐离子越靠近Hofmeister序列的左侧时，聚合物在水溶液中的溶解度越低；当盐离子越靠近Hofmeister序列的右侧时，聚合物在水溶液中的溶解度越高。Hofmeister序列左侧的盐离子与聚合物链段的相互作用较弱，但其水合能力较强，这会削弱聚合物链段与其水合壳层之间的相互作用，极化水分子，诱导水合壳层从聚合物链段上脱除，从而降低聚合物在水溶液中的溶解度，同时可以使聚合物分子链之间的氢键作用增强，使聚合物链段之间的捆绑和缠结更加紧密，即“盐析”现象。相反，Hofmeister序列右侧的盐离子与聚合物链段的相互作用较强，与聚合物链段直接作用增加了聚合物链段上的额外电荷，这会增强聚合物与水分子之间的相互作用，从而提高聚合物在水溶液中的溶解度，即“盐入”现象。基于“盐析”和“盐入”特性，Hofmeister效应被广泛应用于纯化、溶胶-凝胶转化、胶体稳定性等领域的分析。此外，Hofmeister效应还被应用于调节亲水性聚合物的力学性能，因为盐离子可以改变由氢键引起的聚合物链之间的交联密度。因此，通过Hofmeister效应可以制备具有强韧力学性能和卓越电化学稳定性的水凝胶电解质，使其很好的应用于柔性储能设备(如柔性锌离子电池)中。研究内容鉴于此，兰州理工大学的冉奋教授课题组基于Hofmeister效应中的“盐析”特性，通过简单的一步浸渍法将阴离子引入到水凝胶中，制备了具有高离子传输性能和高机械强度的水凝胶电解质。并比较了含有不同阴离子的Zn盐对聚合物水凝胶电解质机械性能和电化学性能的影响，对水凝胶电解质在柔性锌离子电池中的应用和对锌枝晶的抑制作用也进行了研究。结果表明，将明胶水凝胶浸泡在ZnSO4盐溶液中制备的水凝胶电解质不仅具有高达1.5

研究背景可充电电池作为储存清洁能源的媒介，无疑是满足当前能源需求的重要解决方案。出于低成本与高安全性等需求的考虑，水系电池被视为电池储能系统中的关键组成部分。在诸多水系电池中，锌氯气(Zn-Cl2)电池由于较高的理论电压平台、理论容量，以及丰富的电极材料储备而被认为具有广阔的前景。然而，Cl2正极处电荷和质量传输的限制导致了高过电位，低吸附性集流体引起的氯水合物在电解液中的扩散则带来了低的库伦效率(40%-70%)(图1)。同时，不完全电化学反应导致的氯副产物使得Cl2电极的库伦效率和电极稳定性被进一步降低。目前，关于Cl2正极的研究思路主要在于使用贵金属催化剂、开发高吸附性集流体以及利用高Cl2溶解度的非极性溶剂设计液流体系。然而，以上思路不可避免地增加了电池成本，也提升了工艺难度。因此，有必要设计一种廉价且简易的策略来提升Cl2正极的电化学性能。

研究背景可再生清洁能源(太阳能、风能、潮汐能等)的开发利用有助于解决严重的能源危机和化石燃料带来的环境问题。为使不稳定和随机的可持续清洁能源稳定供应，需借助电网规模的储能设备来实现稳定和连续的能源输出。水系Zn-MnO2电池因其高能量密度和安全性、低成本、资源丰富、安全性高、环境友好等优点有望成为下一代规模储能设备。然而，Zn-MnO2电池衰减的循环性能和尚不明确的储能机制阻碍了其商业应用。为使其实现实际应用，走向商业化市场，亟需开发稳定的正极材料并阐明其储能机理。鉴于此，辽宁大学清洁能源化学研究院赵钦副教授报道了聚噻吩(PTh)-MnO2(PTM)纳米复合材料，为Zn-MnO2电池开发了一种新的复合正极材料。并揭示了Zn-PTM电池中的电荷载体是H+而并不是Zn2+，这为Zn-MnO2电池储能机理提供了新的见解，为规模储能设备的开发提供了新的思路。其成果以题名“Revealing

研究背景锂离子电池(LIBs)由于其良好的循环稳定性和高能量密度，目前在二次电池市场上占据主导地位。但是，成本及安全问题限制了LIBs的进一步大规模应用。因此，迫切需要开发下一代高效安全且低成本的水系电池技术。其中，水系锌离子电池(ZIBs)在安全性、生态性和经济性方面被认为是极有前途的锂离子电池补足品。传统的ZIBs通常采用厚重的锌箔作为负极以抵消不可逆的锌源损失，这大大降低了电池的能量密度，限制了ZIBs的实际应用。在没有过量锌源的情况下最小化N/P比，例如使用无负极配置，对于提高电池的能量密度是可行的。然而，由于低可逆性和寄生副反应导致的不可避免的锌损失，这种无负极电池系统经常面临电池循环寿命短及循环稳定性差的问题。贫锌负极概念的提出可有效解决以上问题。鉴于此，中国石油大学(华东)无机功能材料团队及其合作者首次提出了基于MOF-5衍生碳的新型分级贫锌负极概念以针对性的解决水系锌电所面临的问题。其中，MOF-5衍生碳既保留了金属有机框架的优良特性，特别是丰富的活性中心和有序的多孔结构，又继承了碳材料优异的导电性，因此可以作为高稳定性的电极材料。通过调控退火温度，同时碳化金属有机框架(MOF-5)并将MOF-5中的痕量Zn2+还原为金属Zn，获得分级贫锌负极，与含锌正极耦合，形成的新型“摇椅式”全电池系统显示出优异的循环稳定性及良好的实用性。

研究背景水性锌离子电池(AZIB)由于环境保护和本质安全而受到广泛关注和研究，其中具有稳定双层结构和高理论质量比容量的钒酸铵(NH4V4O10)是一种极具潜力的正极材料。然而，层间过多的过量铵离子在很大程度上限制了Zn2+的扩散效率。近日，哈工大袁国辉&陕西科技大学王元明&贝特瑞新材料黄友元团队首次采用酸处理的方法部分移除NH4V4O10层间的铵根离子，制备了具有更大层间距的铵根离子缺失的钒酸铵(NVO2)，提高了Zn2+的扩散效率。测试结果表明NVO2电极在0.1

研究背景水性锌离子电池(ZIBs)由于其高安全性、环境友好性和低成本成为有希望得到大规模应用的储能设备。虽然此前针对锌负极的枝晶生长、氢气析出以及腐蚀等问题已经有相关报道，尤其是在负极表面引入无机修饰层。但无机修饰层有限的机械稳定性以及迟缓的Zn2+传输难以实现锌负极的高倍率、高面容量稳定循环。近日，哈尔滨工业大学的张乃庆教授团队通过构筑类SEI结构修饰层(外层：方酰胺衍生物掺杂的PVA凝胶；内层：ZnMoO4-PVA混合层)来应对上述挑战。PVA外层可以起到胶黏作用，提高修饰层在高面容量循环条件下的机械稳定性。同时，PVA中的方酰胺衍生物可以捕获电解液中的SO42-并增强Zn2+的迁移能力。内层中的ZnMoO4可以抑制枝晶的形成和副反应的发生，而且ZnMoO4与PVA界面处产生的Zn2+快速通道可以进一步加快Zn2+迁移。最终锌负极实现在5.0

研究背景锂离子电池(LIBs)由于高能量密度和长循环寿命等优势主导着3C产品、电动车等二次电池市场。然而，LIBs的应用受到锂钴资源稀缺、有机电解液易燃及供应链等问题的限制，在对安全和成本要求较高的诸多领域难以大规模推广，尤其是不受地域限制对能量密度要求不高但对安全要求高的储能领域。与LIBs相比，使用水基电解质的水系电池具有原材料低廉、组装环境要求低和安全性高等优点，具有非常广阔的应用前景。因此，水系储能器件近年来得到广泛关注，水系锌、铝、钾、溴等离子电池，水系金属-空气电池和液流电池等都引起了研究者的关注。然而，受水溶液电化学稳定性的限制，工作电压通常较低，致使能量密度有限。目前，改善这一问题的主要方案有引入高浓电解质、开发基于离子交换膜的异种电解质体系、构建固态电解质界面膜(SEI)，以及复合高过电势电极材料等。其中，使用高浓电解质和构建异种电解质体系在拓宽工作电压方面，效果最为显著。但高浓电解质除了成本问题，在器件的实际封装过程，以及适用温区等方面还存在问题。相比之下，使用离子交换膜构建异种电解质体系是切实可行的方案，该体系的构建能够使电极材料在不同pH的电解液中进行电化学反应，从而充分发挥材料的氧化还原特性，由此极大程度上提升电池的工作电压。然而，目前已报道的工作采用的均为商用离子交换膜(成本较高，以杜邦N-117阳离子交换膜为例，价格高达$500

研究背景锌金属具有环境友好、低成本以及高体积容量的优势，已被广泛用作离子电池、金属-空气电池和液流电池的负极材料。然而，锌金属在弱酸性电解质中并不稳定，不可避免地会发生析氢、腐蚀等副反应。除此之外，锌离子的不均匀分布和成核会导致“尖端效应”从而产生锌枝晶，降低了锌基电池的循环寿命。近年来，长春理工大学王昕璐课题组在稳定锌金属负极方面进行了较为深入的研究。如对高可逆锌负极研究进展

XRD，XPS，FTIR，NMR等方法探究了其充放电过程中铵离子的嵌入脱出机理，揭示了首次充电过程中LDH正极发生了快速的非晶化转变，有利于NH4+的各向同性传输。其成果以题为“MnAl

℃下加热2-3小时)相比，本工作中的工艺可以实现室温、秒级的凝胶化制备工艺，具有较高的经济性。较短的凝胶化时间阻碍了无机纳米材料在缓慢聚合过程中的沉降和团聚，得到结构均匀的复合水凝胶电解质。图2.

V)。计时安培曲线(CA)表明采用IC-Zn凝胶电解质的对称电池在13s内达到稳定的沉积电流，达到三维扩散过程(图3b)。根据下式计算Zn2+迁移数：计算结果表明IC-Zn凝胶电解质相比于2M

研究背景由于在大电流密度和大面积容量下锌阳极枝晶生长加速，反应不可逆性恶化导致的电化学性能较差，是一个严峻的挑战。近日，华中科技大学李会巧教授团队利用酯基有机γ-丁内酯(CBL)来调节锌阳极的沉积行为和性能。通过DFT计算，证实了GBL分子与Zn2+和Zn基底的强相互作用。此外，还改善了界面性能，包括降低析氢反应电位和增强润湿能力。通过拉曼光谱研究了GBL在锌/电解液界面与电解液之间的浓度分布差异，表明了GBL在界面上的优先吸附。电化学实验表明，采用GBL的锌阳极的支撑电流密度和循环寿命分别可达30

研究背景如今，占据较大市场份额的锂离子电池因其有机电解液体系和昂贵金属元素的应用而存在成本高和安全性低的问题。因此，由于较高的理论比容量和锌金属阳极的低氧化还原电位，低成本不易燃的弱酸性含水锌基储能设备有望成为下一代便携式电源。然而，锌金属阳极应该克服一些致命的缺点：枝晶生长、析氢和腐蚀过程。近日，阿尔伯塔大学李鸽教授团队的将具有缓冲官能团的阳离子吸附型添加剂(组氨酸)引入传统的弱酸性电解液，可显著提升锌金属负极的稳定性。经实验和量子计算证明，强阳离子特异性相互作用使组氨酸在锌表面具有很强的吸附性，可以调节Zn2+的沉积行为，避免“尖端效应”，同时形成柔性界面，防止析氢副反应。更重要的是，组氨酸中独特的质子化官能团（咪唑基）可以有效调节相邻的pH值，通过缓冲作用抑制副产物的产生。由于组氨酸的吸附特性，缓冲功能基团在电极电解液界面可有效弱化pH值的波动。这项工作针对稳定锌金属负极提出了一种新的策略，并有望促进一系列新型水系储能体系的发展。研究亮点⭐阳离子特异性吸附添加剂(组氨酸)被引入弱酸性电解液。⭐缓冲性官能团(咪唑基)可有效稳定pH的波动。⭐通过控制锌离子沉积/脱落行为、抑制析氢和腐蚀过程保护锌金属负极。图文导读图1.

元素mapping图。进一步采用X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收谱(XAS)表征了B-Fe-NC催化剂中Fe的存在形式和配位环境。B-Fe-NC中Fe的k边X射线近边吸收谱(XANES)表明

作者：孙蒙蒙短摘要：TEP共溶剂提升混合电池循环性能。研究背景水系可充电锌电池因其价格低廉、倍率性能良好、安全等优势，在大规模储能领域中应用前景广阔。但是二价锌离子与正极材料表现出强烈的库伦作用，电化学动力学迟缓，往复嵌脱易对主体结构稳定性造成不利影响。采用碱金属阳离子和锌离子构建混合离子电池，利用碱金属离子相对较弱的溶剂化效应和静电相互作用，以其作为正极主要嵌/脱离子，能够使电池发挥出优秀的倍率性能。然而，水溶液体系电化学窗口较窄，在正、负极表面易发生副反应，水系双离子电池的长期循环性能和库伦效率仍不能令人满意。在水系电解液中加入非水共溶剂，降低水活度，是进一步优化双离子电池循环性能的有效途径。选用阻燃性的磷酸三乙酯(TEP)和水作为共溶剂，构建K/Zn混合电解液，可以在保留水系电解液本质安全性的同时，利用TEP较强的配位能力调节阳离子水合作用，抑制水分解反应，改善混合离子电池库伦效率和循环性能。第一作者：倪刚通讯作者：倪刚、曹付虎通讯单位：合肥工业大学拟解决的关键问题在保证水系电解液优秀安全性和倍率性能基础上，优化混合离子电池库伦效率及循环寿命。研究思路剖析1、以柏林绿为正极、金属锌为负极，采用KCF3SO3和Zn(CF3SO3)2水溶液为电解液构建混合离子电池；2、引入具有阻燃性的TEP作为共溶剂，研究TEP加入对电解液性质以及正、负极电化学性能的影响。图文导读图1.

研究背景水系锌离子电池(AZIBs)的蓬勃发展引起了研究人员对锌金属负极问题的关注，如不可控制的枝晶生长、腐蚀和体积效应。大多数研究人员专注于解决不可控的锌枝晶生长问题，但忽略了锌箔不均匀剥离造成的穿孔问题。当锌箔负极组装成袋式电池时，在反复不均匀剥离过程中，锌箔极耳附近的穿孔演变成断裂，这可能导致电池断路。相比之下，锌粉(Zn-P)作为锌负极的原材料，在成本、大规模加工和工业应用的可调性方面表现出突出的优势。然而，由于锌金属粉末与锌箔负极相比具有更高的活性和比表面积，Zn-P固体负极会遭受更严重的腐蚀和析氢。此外，锌溶解/沉积诱导的不可避免的体积收缩/膨胀会进一步恶化粉末和导电网络之间的电接触，导致活性材料与电极分离。在以前的工作中，研究者们开发了一种半固态的锂浆料电池来缓解充放电过程中的体积变化并避免电极材料的粉碎。这种半固态的浆料电池类似于液流电池，由于其易于扩展和出色的模块化，在大规模储能领域有很大的应用前景。具有流变网络的浆料电极可能适合缓解Zn-P负极的体积变化和枝晶生长。需要注意的是，金属锌负极的反应机制是基于沉积/溶解的固-液转变，这与锂浆电极的固-固转变不同。Zn-P半固体浆料或固体电极中的小尺寸锌颗粒在反复放电过程中会优先被完全溶解。后续锌在大颗粒锌上的定向沉积和巨大结块的形成进一步导致了低离子传输和可逆性。目前学术界对半固体浆料电极的固液转换机制缺乏深入讨论和理解。鉴于此，中南大学王海燕&张旗课题组重点关注AZIBs中Zn-P基负极的电化学沉积/溶解过程，首次报告了一种用于AZIBs的半固体锌浆料负极，它由活性金属Zn-P、锡粉添加剂和分散在硫酸锌(ZS)电解液中的多壁碳纳米管(MWCNTs)与聚丙烯酰胺(PAM)组成。PAM电解液添加剂具有各种重要功能，包括Zn-P的腐蚀抑制剂、流变网络的增稠剂和MWCNTs的分散剂。在半固体浆料中均匀分散的MWCNTs构建了一个强大的三维(3D)离子和电子传输的导电框架。此外，作为种子的锡粉添加剂可以有效地避免小尺寸颗粒的优先溶解所引起的锌的团聚沉积，这一点通过有限元方法、3D-X射线微型计算机断层扫描(CT)和扫描电子显微镜(SEM)得到证明。弹性流变学网络缓解了锌溶解/沉积过程中的体积变化，并通过均匀的三维沉积抑制了锌枝晶的生长。使用半固体浆料负极的全电池的维护和再生只需要更换浆料和隔膜，而其他成分保持不变。再生的全电池表现出与原始电池几乎相同的电化学性能，这表明半固态锌浆全电池在大规模储能的集成装置中具有良好的应用潜力。本论文所提出的策略对其他基于固液转换的半固态或液态储能应用场景的反应性电极具有指导意义。其成果以题为“A

研究背景硫基水系电池(SABs)被认为是安全、低成本和高容量储能的有前途的候选者。然而，尽管单质硫具有较高的理论容量，但由于单质硫的热力学和动力学问题，实现高的可逆值仍然是一个巨大的挑战。近日，复旦大学

研究背景二次水系锌离子电池具有安全、廉价和绿色环保等优点成为近年来的研究热点之一。金属锌拥有高理论容量(820

研究背景受限于不稳定的层状结构和低电子传导性，设计高容量和循环稳定性好的钒基材料仍然是一个挑战。近日，南京信息工程大学张一洲和扬州大学庞欢团队以氧化钒纳米带为模板，在不改变原有形貌的情况下，获得了一系列基于金属离子限域纳米带的纳米材料(Mx-V6O13,

研究背景水系锌离子电池具有成本低、能量密度高的优点，具有大规模的储能前景。由于粘度低、安全性高，在低温、高速率环境下也具有固有的优势。然而，大量的氢键导致水电解质在0℃以下结冰，使得电解质的离子导电性会降低，黏度增加，电荷转移阻抗增大，从而导致电池性能恶化，限制了其电池在极端低温环境下的性能。南通大学的钱涛教授课题组从水盐相图中得到启发，将钙离子引入水系锌离子电池，通过调节电解质结构，打破原有的氢键网络，合理设计低温水溶液电解质(LTAE-BH)，从而达到较低的凝固点。该电解质在超低温-50℃下可实现可逆的镀锌/脱锌。基于该电解质的全电池在-50°C条件下，在10000次循环中可提供86

mAh·cm−2。研究结论本文合成了由多金属MOF衍生的Zn/Co离子共掺杂的MnO/C阴极材料，并将其应用于AZIB。结果表明，Zn2+的掺杂可以提高MnO的初始活性，而Co

Zn框架可以在一定程度上改善循环性能。但该策略通常制备工艺复杂，成本较高，且厚度孔隙率等参数相对难以控制。更重要的是，3D

研究背景水系锌离子电池具有安全性高、成本低、环境友好等优点，在以风能、光伏储能和备用电源为代表的固定式储能领域具有良好的应用价值和前景。然而，锌阳极的枝晶生长和副反应限制了其进一步的实际应用。简单、高效且可规模化的引入保护层法是抑制枝晶和腐蚀的有效方法。虽然至今各种各样的材料被涂覆在锌阳极以限制枝晶生长并取得了不错的电化学性能，但其机理研究不够深入。因此迫切需要从材料本身性质出发探索可靠的新设计策略，以便更快、更准确地找到更合适的涂层材料。近日，中南大学王海燕&张旗团队在锌阳极表面构建了具有憎锌性的多孔非晶氮化硅保护层，通过其各向同性的锌亲和力来引导保护层下方Zn2+的均匀剥离/沉积，以减缓枝晶和副产物的生长。结果表明，非晶态氮化硅保护的锌阳极(Amor-SiN@Zn)在半电池中可以保持98.8%的稳定库仑效率(CE)和710次循环的低电压滞后，其全电池也表现出优异的电化学性能(在4

研究背景水系锌电池由于具有较高的安全性和成本低，成为一种很有前途的储能器件。层状VOPO4·2H2O是一种理想的正极材料。然而，它仍未取得令人满意的电化学性能。近日，东北大学孙筱琪教授团队设计了一种通过原位插层聚合法制备的苯胺低聚物插层VOPO4

的GITT曲线(图f)表明VO2·0.26H2O@rGO具有更大的锌离子扩散系数。与未包裹石墨烯的VO2·0.26H2O纳米带相比，VO2·0.26H2O@rGO具备更优秀的反应动力学。图4.

研究背景水系锌金属电池由于其固有的安全性和较低的材料成本被认为是一种很有前景的新型储能电池。正极方面虽然有许多潜在的候选材料，如钒基氧化物、锰基氧化物、普鲁士蓝等，但是它们存在工作电压低、理论容量小、合成成本高以及在电解液中缓慢溶解等问题。相比之下，铜基正极材料具有理论容量高、工作电压适中、原料储量丰富等优势。因此，深入研究铜基材料作为水系电池正极具有重要的应用价值。Cu//Zn电池历史悠久，但是它作为二次电池进行使用，则面临诸多挑战。首先，正极电解液(ZnSO4)和负极电解液(CuSO4)容易相互扩散，导致Zn负极上发生置换反应(Cu2++Zn=Zn2++Cu)，进而消耗电解液，降低活性成分含量。目前这个问题可通过使用阴离子交换膜得到有效地缓解。其次，Zn箔和Cu箔在电解液中存在析氢、腐蚀等副反应，也会显著降低电化学性能。迄今为止，针对锌负极存在的问题已经研究出很多方法，也取得了明显的进展。但就铜正极而言，相关报道依旧少见。因此，深入研究Cu箔上的副反应并设法加以抑制对于推进铜基水系电池的应用具有重要的意义。近期，山东大学钱逸泰院士和杨剑教授课题组在正极电解液中引入Na2EDTA作为添加剂，来减少Cu箔上的副反应。实验结果和理论计算均表明，Na2EDTA改变了Cu2+的溶剂化结构和电解液的pH值，使Cu2+/Cu2O的氧化还原电位降低，从而有效地抑制了Cu2O的形成。同时，溶剂化结构的改变降低了Cu2+与正极之间的静电斥力，有利于Cu的均匀沉积。这些结果为铜正极的均匀溶解和沉积奠定了基础。其成果以题为“Electrolyte

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.11.006团队介绍许鑫研究员：西安交通大学电气工程学院特聘研究员/副教授，主要研究方向为新能源材料与器件。在Adv.

根据图1c中的GCD曲线计算的电压差和能量效率以及库仑效率。▲随着电流密度的增加，会导致放电电压下降较快。这些因素导致低能量效率。以常用的V3O7·H2O阴极为例，其充放电电压差距显著(在0.3

2022年11月15日征稿网址：http://www.sciencemate.com/meeting/electrochem分会场日程水系储能声明

研究背景水系锌离子电池因其在安全、成本和环保方面显著的优势，成为一种极具发展前景的储能设备。正极材料作为决定电池电化学性能的关键一环，近年来引起了广泛的关注。目前，多种基于典型插层机制的无机和有机正极材料被开发出来，表现出了较高的储能潜力。然而，这些材料仍然存在结构稳定性和导电性差及在低温下离子迁移速率慢的问题，导致了较低的容量，较差的倍率性能和有限的循环寿命，限制了其进一步应用。具有长π-电子共轭结构和丰富活性位点的聚苯胺(PANI)具有高的导电性和离子迁移率，其作为正极材料在水系锌离子电池中展现出良好的储能能力。然而，PANI在电化学过程中存在明显的去质子化问题，这严重影响了其结构稳定性和氧化还原动力学，导致有限的电化学性能。另外，锌金属负极一侧锌枝晶和副反应及水系电解质在低温下冻结的问题，也进一步限制了电池的实际应用前景。因此，探索一种简单的策略协同增强锌离子电池在宽温度范围的电化学性能具有重要意义。基于此，东华大学武培怡/焦玉聪研究团队提出了聚合物酸凝胶电解质策略用于增强Zn/PANI电池在宽温度范围内的电化学性能。聚合物酸上的丰富磺酸基团不仅可以作为质子库在电化学过程中缓慢电离抑制PANI质子化，还可以诱导Zn2+沿002晶面无枝晶沉积，同时增强了PANI正极和Zn负极的稳定性。另外，3M

第一作者：仝云霄，赵颖通讯作者：罗民通讯单位：宁夏大学研究背景水系锌离子电池因其环境友好、成本低、高安全性等优点受到广泛关注。正极极材料的选择直接影响了电池循环寿命和能量密度等重要性能指标，因此，寻找一种能够满足Zn2+快速嵌入/脱出的高容量电极材料是当前阶段重点关注的问题。钒基材料的高容量、可变价态和丰富的储量使其成为电池电极材料的理想选择，而具有锌离子嵌入位点的层状或隧道孔结构的钒氧化物是现阶段水系锌离子电池钒基材料研究的热点。VO2是典型的孔道储能材料，其孔道特性可以保证Zn2+嵌入/脱出过程中的晶格稳定性，因而循环性能较好，但电化学窗较窄，比容量较低。V2O5是典型的层状结构，其开放的层状结构为离子扩散提供路径，但是层状结构的坍塌不可避免的影响V2O5的循环寿命。如果能将VO2(孔道结构)和V2O5(层状结构)进行纳米复合形成新材料，这将大大增强目标产物的电化学活性。此外，钒氧化物的导电性低，影响其电子传输效率和电荷存储能力，碳表面包覆是解决上述问题的有效的策略之一。金属有机框架(MOFs)衍生材料具有高孔隙度和良好导电性，能有效克服钒基材料低电导率、缓慢的扩散动力和循环稳定性差等缺点。本论文以钒基金属有机框架为前驱体，经过碳化和氧化两步法合成了一种具有多孔碳骨架包覆异质结构(C@VO2

研究背景水系锌离子电池成本低廉、安全性高，特别适用于大规模储能和可穿戴设备领域，与现有的锂离子电池在应用场景上形成互补。然而，金属锌负极在水系电解液中较差的可逆性一直是制约锌离子电池实际应用的短板之一。首先，伴随锌沉积、剥离过程的吸氢、腐蚀等副反应及其中产生的副产物如碱式锌酸盐等会破坏电极反应界面，造成电极反应活性降低；再者，不均匀的Zn沉积会造成枝晶生长并形成“死锌”。近日，暨南大学王子奇教授与北京大学潘锋教授合作发现：利用镓基液态金属过渡层可实现Zn的还原和沉积在时间和空间上的分离，进而实现锌负极氧化还原动力学提升和无枝晶Zn(002)沉积。基于这种滞后沉积机制，本文以导电银布为集流体制备了柔性锌负极并做了相关性能、机理研究。论文成果“A

研究背景水系锌离子电池具有低成本，高安全和高理论容量等特点，被认为是具有广阔应用前景的大规模储能技术之一。然而，由于水系电解液中活泼水分子带来的一系列副反应，以及锌负极在循环过程中的枝晶生长，使得水系锌金属负极实际表现差强人意。尤其是目前普遍使用的过量锌金属负极，往往会掩盖锌负极本身存在的问题，并限制水系锌离子电池的实际能量密度。因此，高利用率锌负极的开发至关重要。目前，通过电极界面设计，已经实现了高达90%利用率的锌负极，但面容量较低，往往低于10

研究背景水系锌离子电池(ZIBs)因其内在安全、资源丰富、生产低成本等优点而受到广泛的关注。近日重庆大学龚云教授团队通过简便的一步溶剂热法技术合成了Ce0.25V2O5(H2O)·H2O(CeVO)和Ce0.3V2O5(H2O)·H2O/S(CeVS)。对CeVO的结构精修揭示了Ce离子插入到层状五氧化二钒中，其(001)晶面的晶格间距为12.1

研究背景铝具有高地球丰度、低成本、高理论容量和安全性能等优点，是一种极具吸引力的多价金属水性电池阳极材料，可用于大规模储能。然而，由于铝剥离/镀的不可逆性和枝晶生长，目前最先进的基于铝阳极的水铝离子电池长期存在充电性能差、库仑效率低等问题。近日，吉林大学

研究背景水系锌离子电池由于其在安全性、成本和可扩展性方面具有吸引力的特点而受到极大的关注，但锌金属阳极的可逆性差严重限制了其使用寿命。近日，暨南大学王子奇＆李宏岩教授和北京大学深圳研究生院潘锋教授团队在锌阳极表面原位制备了基于阴离子金属-有机骨架(MOF)的人工固体电解质界面相(ASEI)。坚固的ASEI保护阳极免受副反应，并在电池循环过程中大大提高其库仑效率。由于其固有的高Zn2+导电性和丰富的亲锌位点，也有利于增强锌的氧化还原活性。更有趣的是，MOF通道中连续的磺酸基引导了锌离子的快速定向运输，从而在2

研究背景水系金属硫化物电池由于具有高安全性，低成本，高比容量等优点受到研究者的广泛关注。然而，硫化物电极存在循环稳定性差、极化大等问题，这是由于硫化物的导电性较差，且在电池循环过程中会产生较大的体积膨胀以及硫化物的穿梭效应。因此，开发具有高导电性、低体积膨胀和消除穿梭效应的硫化物电极，对于提高水系金属硫化物电池的循环稳定性，降低电池极化具有重要意义。中国科学院上海硅酸盐研究所刘宇团队首次采用具有良好导电性的半导体Ag2S作为水系金属硫化物电池的正极，Ag2S在水系电解液中发生Ag2S→Ag3CuS2→AgCuS→Cu2S的三步骤四电子转移反应，除Ag2S外电解液中的Cu2+也会参与电化学反应提供额外容量，理论容量为432

研究背景可充电水系锌离子电池(ZIBs)具有理论容量高、还原电位低、稳定性高、成本低、环保、加工方便和安全等优点，被广泛认为是锂离子电池(LIBs)在大规模储能应用中的实用替代品。然而，锌金属阳极还存在枝晶生长严重、析氢、轻度电解质中锌腐蚀等固有问题，严重影响了锌的库伦效率和循环稳定性。目前已经报道了多种抑制锌枝晶生长和腐蚀的策略，包括表面涂层、隔膜改性、凝胶电解质功能化、阳极结构设计和电解质添加剂的引入。其中，在电解液中引入添加剂是电解液优化的有效策略之一，因其制备工艺简单、无效重量小、制造成本低而被认为是一种有前景的实现商业应用的途径。一些添加剂如葡萄糖、麦芽糖、甲醇、木质素、乙二醇等已经被广泛报道。共同的是，这些电解质添加剂都含有一定数量的羟基，这有利于它们在水中的溶解，且改变了Zn2+的溶剂壳结构。但是，添加剂中羟基的数量对电极界面和溶剂化结构的调节作用尚不清楚，这不利于筛选性价比更高的可用于ZIBs的添加剂。因此，探究具有合适羟基数量的添加剂来调节锌阳极电极界面和溶剂化结构，以提高其稳定性是非常必要。近日，电子科技大学刘兴泉教授&香港理工大学徐宾刚教授团队提出通过在分子水平上引入不同数量羟基的己醇添加剂来调节电极界面和溶剂化结构，即将1-己醇(1-

研究背景水系可再充锌电池的高稳定界面对抑制锌枝晶生长和抑制副反应具有重要意义。近日，上海大学吴超研究员团队研究了在非离子表面活性剂添加剂(聚乙二醇叔辛基苯醚，简称PEGTE)的辅助下，在锌表面原位生成了稳定的蜂窝状ZnO钝化保护层。ZnO钝化层能促进电场的均匀分布，引导Zn2+的均匀沉积，抑制枝晶的生成。因此，使用PEGTE电解液的对称电池在高面积容量下表现出优异的性能，体现为在5

研究背景金属锌负极资源丰富、廉价易得、理论容量高，在二次电池储能领域最近受到广泛关注。然而，其在传统水系电解液中可逆性低，存在枝晶生长、腐蚀、钝化等问题。水合有机电解液是一类新型的电解液体系，其由水合盐和有机溶剂组成，继承了水系电解液电导率高和有机电解液稳定性好的特点，有望应用于可充锌电池体系。然而，水合有机电解液处于发展初期，水合锌盐和有机溶剂的筛选以及其组成对电解液溶剂化结构、锌负极界面化学的影响有待深入研究。近日，河北大学张宁教授团队报道了一种新型本征安全、低浓度的水合有机电解液，其由1

研究速读水系锌离子电池(AZIBs)在储能领域具有广阔的应用前景，但其自身存在的缺陷严重阻碍了其发展，如正极材料的溶解和结构坍塌、锌枝晶生长、阳极界面副反应等，因此循环寿命和库仑效率受到严重的不利影响。近日，吉林大学孙成林&王晓峰&Sheng-Han

综述背景大力发展新能源是国家实现“碳达峰、碳中和”目标的关键战略。研究开发高安全，低成本水系储能电池对于实现新能源电源大规模并网应用具有重要意义。碘元素不仅与人类健康息息相关，而且还具有良好的氧化还原活性(I0/I-,

研究背景锌金属阳极在水系电池中的电化学性能受到严重的寄生反应和枝晶生长的挑战。近日，东北大学孙筱琪教授&刘晓霞教授团队介绍了一种0.5％低体积分数的2,3,4,5-四氢噻吩-1,1-二氧化物(TD)界面稳定剂，用于锌电池的3m

研究背景锌枝晶、副反应和析氢等问题严重阻碍了水系锌金属(AZMBs)电池的实际应用，而这些问题都与锌金属与电解液的界面息息相关。因此，设计合理的界面是稳定锌负极的有效策略。目前，大量的研究发现构筑致密坚韧的SEI层可以有效保护锌负极，避免锌枝晶和析氢。然而，原位形成的SEI层通常无法承受电极的大的体积膨胀，因此事先构筑一层致密的SEI层成为一条可靠途径。虽然已经有不少的SEI材料被报道，如ZnO，ZnS，ZnSe，ZnF2等，但是这种逐一试错实验不仅耗时费力，更可能错过最有潜力的SEI材料。因此，建立一套合理的SEI材料筛选方法显得尤为重要。由此，山东大学杨剑教授团队从枝晶抑制能力和电荷转移特性这两个角度提出了一种筛选锌负极上潜在SEI的可行方法。为验证该筛选策略的有效性，Zn3(BO3)2(ZBO)被首次报道。在对称电池中，Zn@ZBO在50

g-1的大电流下，在超过1000次循环时，具有卓越的循环稳定性，容量衰减可以忽略不计。本研究揭示了氧空位和Mn2+沉积效应对理解MnO2基ZIBs中电荷存储机制的重要性。文献信息：Zhao

研究背景金属离子(Mn+)在固-液(StoL)电镀和液-固(LtoS)剥离过程中的扩散限制聚集(DLA)导致了金属枝晶的生长。近日，复旦大学晁栋梁&中国科学技术大学候之国团队联合报道了一种新的固体到固体(StoS)转换电化学抑制枝晶和提高金属的利用率。在这种StoS策略中，在电极/电解质界面上发现了少量可溶碳酸盐(锌/铜)及其相应金属之间的可逆转化反应。分子动力学模拟证实了加速阴离子迁移的StoS过程的优越性，它消除了传统LtoS/StoL过程中的DLA和枝晶。作为概念证明，2ZnCO3·3Zn(OH)2在非对称电池中表现出较高的锌利用率，约为95.7%，在设计的2ZnCO3·3Zn(OH)2||镍基全电池中表现为91.3%，在2000次循环中保留了80%的容量。此外，依据该策略设计的1-

研究背景可充电水锌离子电池因其固有的安全性、低成本和高容量被认为是最有前途的电池。然而，在镀/剥锌过程中，Zn在先前沉积的核上生长的能垒远远低于Zn2+成核的能垒，Zn不断沉积到突出的尖端，不可避免地导致Zn枝晶生长，导致锌阳极存在低库仑效率、不可逆的枝晶生长和副反应等问题。近日，东北师范朱广山教授、刘东涛教授&长春理工王昕璐副教授提出通过构建自由体积网络作为稳定锌金属负极的界面保护层。固有微孔聚合物(PIM)具有丰富的自由体积、良好的成膜性、良好的力学性能、高离子导电性和高比表面积等特点。纳米多孔PIM层不仅是分离水电解质和锌负极的物理屏障，而且具有良好的Zn2+导电性，促进了均匀的锌沉积。因此，PIM保护的锌负极显示极低的成核过电位(8

研究背景近年来，水系锌离子电池(AZIBs)因为其安全、低成本和环保等优势被广泛研究。随着研究的深入，AZIBs的能量密度、功率密度以及寿命已经得到了极大的提高。然而，当前大多数AZIBs的测试及应用是基于负极锌过量，即锌利用率极低的条件下进行的(通常在1%甚至更低)，这对AZIBs整体的能量密度和商业化前景提出了挑战。较高的锌利用率会加剧锌负极存在的锌枝晶、析氢和“死锌”等问题，从而极大的缩减AZIBs的寿命。因此，如何在提升锌利用率同时保证良好的锌负极电化学性能，同时兼顾实用性和商业化的潜力，是AZIBs发展需要解决的问题。突破二维几何设计的局限性，设计高度有序的三维锌负极是解决上述问题的有效方案。三维锌负极通常具有更大的表面积和更多的锌沉积位点，可以更好的承受锌沉积过程中的体积变化，通过特定的结构设计，可以均匀化局部电流密度，引导进表面电场的分布从而调控锌沉积。同时，相较于无序的三维锌负极，定向有序的三维结构可以在其结构单元之间提供更高效的载流子传输路径。通过常规方法难以合成这类三维结构材料，3D打印技术因其可以对材料结构精细控制，是合成三维电极材料的有力手段。鉴于此，南方科技大学的的曾林授课题组设计出了一种高度有序的3D打印石墨烯三维管/柱阵列结构(3DGs)，3D打印阵列结构具有更强的体积应变能力，对锌沉积能进行合理调控，均匀化隔膜的应力分布，延长电池的循环性能的同时增强反应动力学。因此3DGs@Zn负极在2

综述简介随着电子工业的飞速发展，柔性电子在现代化生活和医疗领域得到了广泛的关注。然而，由此引发的电池损伤将安全问题变成柔性电子产品的瓶颈之一。近日，中南大学湘雅医院

研究背景水系锌离子电池因其高安全性和低成本被认为是大规模储能领域理想的电池系统，然而水系电解液中水溶剂的高活性导致析氢反应的生成、锌负极表面钝化以及锌枝晶的不可控生长等问题，严重影响了锌沉积/剥离的库伦效率以及循环寿命。目前已经提出一些先进的策略来解决上述挑战，例如隔膜的改性、锌负极的结构设计、电解液的优化等，其中电解液的优化被看作是一种简单且经济实用的方法。目前电解液优化的思路主要包括以下三个方面。(i)调控电解液中的溶剂化结构：削弱水的活性以及水和锌离子的溶剂化，从而抑制副反应和枝晶的生成，一般通过增加盐的浓度、引入新的溶剂或添加高效的添加剂来实现。(ii)添加剂优先吸附在锌负极表面形成保护层：通过添加少量的添加剂，使其优先吸附在锌负极表面形成保护层，抑制锌的腐蚀，通过其优异的锌亲和力促使锌的均匀沉积。(iii)原位构建固体电解质界面膜(SEI)：利用添加剂在锌负极表面原位构筑致密、稳定的SEI层，有助于离子的传输和锌离子的均匀沉积，进一步抑制副反应的生成。华南师范大学郑奇峰教授团队提出了“一石三鸟”策略优化电解液——引入高供体数添加剂四甲基脲(TMU)，可以同时满足当前电解液优化策略中的三个方面。得益于该策略的优点，含有TMU添加剂的Zn||Ti不对称电池可以高度可逆的剥离/沉积(CE>99.5%)超过1200圈，同时在Zn||Zn对称电池中具有超过4000小时的长循环稳定性。此外，该Zn(OTF)2+TMU电解液还可以稳定运行各种先进的正极材料，包括五氧化二钒(V2O5)、聚苯胺(PANI)和普鲁士蓝类似物(Na2MnFe(CN)6)。其成果以题为“Three