水系锌离子电池由于高安全性、高理论容量、低成本、环境友好等优点，被认为是极具应用前景的安全储能电池技术之一。然而，锌负极表面存在的枝晶生长、析氢腐蚀等副反应会使锌离子电池过早失效，因此开发长寿命锌金属负极是非常必要的。 电解质工程是稳定锌金属负极的一种有效策略，然而，单一的溶质或溶剂添加剂难以满足电解质循环稳定性的要求。因此，必须确定利用多组分的协同效应的方法，从而充分发挥单个添加剂的性能，有效延长锌金属负极的循环寿命。 近日，南京大学的姚亚刚教授和中科院苏州纳米所的张其冲研究员报道了一种新型高熵电解质，由等摩尔的Zn(OTf)2、LiOTf与等体积的水，磷酸三乙酯（TEP）、二甲基亚砜（DMSO）组成，通过增加溶剂化熵显著提高了电解质的稳定性，成功将锌负极循环寿命延长至8000小时。
具有高供体数的有机溶剂TEP和DMSO表现出较强的溶剂化能力，可以取代Zn2+溶剂化壳中的水分子，这将导致形成由阴离子和有机溶剂共嵌入的贫水溶剂化结构。此外，水分子与添加剂之间的强大相互作用削弱了水中原有的氢键网络，有效抑制了水分子对锌负极的腐蚀。 同时，Li+的动态静电屏蔽效应促进了界面电场的均匀分布，有助于Zn2+在负极表面均匀吸附和沉积，从而有效抑制了枝晶生长。 此外，OTf-、TEP和DMSO在锌负极表面原位分解形成了富含无机组分的梯度固体电解质界面（SEI）层，不仅能够促进Zn2+的快速传输，同时阻止了水在电极表面的持续分解，减轻了电极的腐蚀，并通过承受外部应力来抑制枝晶生长。 因此，使用这种高熵电解质组装的Zn//Zn对称电池在1 mA cm-2和0.5 mAh cm-2的条件下可以稳定运行超过8000小时，全电池也表现出优异的循环稳定性。该工作通过利用不同组分的显著协同效应，实现了更高的无序性和复杂性，为优化锌/电解质界面和提高锌金属负极的稳定性提供了重要参考。 论文信息 High-Entropy Aqueous Electrolyte Induced Formation of Water-Poor Zn2+ Solvation Structures and Gradient Solid-Electrolyte Interphase for Long-Life Zn-Metal Anodes Dr. Lin Lin, Dr. Zhipeng Shao, Shizhuo Liu, Peng Yang, Kaiping Zhu, Wubin Zhuang, Prof. Chaowei Li, Gengde Guo, Wenhui Wang, Prof. Guo Hong, Prof. Bing Wu, Prof. Qichong Zhang, Prof. Yagang Yao Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202425008
