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中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳忠偉、竇浩楨團(tuán)隊(duì)提出了一種基于π電子離域的添加劑分子篩選策略，解析了添加劑分子結(jié)構(gòu)和界面功能的構(gòu)-效關(guān)系，通過微量功能化有機(jī)分子的界面自組裝行為，在鋅負(fù)極表面構(gòu)筑柔性有機(jī)親疏水平衡界面層（HHIL），有效提升鋅負(fù)極的界面穩(wěn)定性與電化學(xué)可逆性，為構(gòu)建高性能水系電池提供了新方案。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》。

水系鋅離子電池因其高安全性、低成本和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是新一代大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要候選技術(shù)之一。然而，鋅負(fù)極在高倍率、長(zhǎng)循環(huán)等實(shí)際應(yīng)用條件下，面臨析氫副反應(yīng)、鋅枝晶生長(zhǎng)等界面問題。

在這項(xiàng)工作中，研究團(tuán)隊(duì)篩選出具有剛性準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)、強(qiáng)π電子離域能力、高正靜電勢(shì)的N-羥基鄰苯二甲酰亞胺作為功能性電解質(zhì)添加劑，并利用π-π和離子-偶極的相互作用在鋅負(fù)極表面原位自組裝形成HHIL。HHIL在循環(huán)過程中可誘導(dǎo)形成富含ZnS和ZnF₂的無機(jī)內(nèi)層，實(shí)現(xiàn)柔性分子自組裝層-剛性無機(jī)內(nèi)層協(xié)同，有效提升Zn²⁺的沉積可控性，抑制副反應(yīng)和枝晶生長(zhǎng)。

團(tuán)隊(duì)利用該體系所構(gòu)建的Zn//Zn對(duì)稱電池在大電流密度下穩(wěn)定循環(huán)超過900小時(shí)，并且Zn//NVO全電池在10Ag^-1下可實(shí)現(xiàn)超2.5萬圈循環(huán)，容量保持率達(dá)85%。此外，該體系在軟包電池中展現(xiàn)了出色的倍率性能和良好的實(shí)用性。

該工作建立了分子結(jié)構(gòu)調(diào)控-界面構(gòu)建-電池性能提升的全鏈路機(jī)制，為水系鋅離子電池添加劑分子設(shè)計(jì)與界面調(diào)控提供了理論指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202506984

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2025-06-12?第3版?綜合）