贵州大学黄俊特聘教授/谢海波教授、南昌大学陈义旺教授Angew.：多功能纤维素纳米晶电解液添加剂助力超高倍率和无枝晶锌阳极

第一作者：吴庆

通讯作者：黄俊*，谢海波*，陈义旺*

单位：贵州大学，南昌大学，江西师范大学

高倍率性能和长寿命是电化学储能技术走向规模化应用的两大关键参数。可充电水系锌离子电池（AZIBs）被认为是下一代大规模储能系统的有力竞争者，但恶劣的配位环境和糟糕的界面化学（析氢反应、腐蚀和枝晶生长）导致其库仑效率低和寿命短，特别是在高电流密度和大面积容量下。众多策略致力于解决这一问题，在这些策略中，功能性电解液添加剂由于其有高效、简单和易于操作等优势，在调节锌配位环境和优化电极/电解质界面以实现均匀的锌沉积方面发挥着至关重要的作用。

尽管现有报道的电解液添加剂在提高锌阳极的倍率能力和循环寿命方面表现出巨大的优势，但在极端条件下（特别是在高电流密度和大面积容量下），表现出相对较差的电化学性能、低可操作性和安全性差，这极大限制了AZIBs的性能水平。造成这一困境的主要原因在于目前电解液添加剂单一的功能和贫瘠的优化能力。同时，这些添加剂中的大多数具有毒性、易燃性、不稳定性和易牺牲等缺陷。因此，开发一种具有多重作用机制和优异优化性能的多功能电解液添加剂，对于实现AZIBs的高倍率和长寿命至关重要。特别地，这种多功能电解液添加剂应满足以下条件：物理屏蔽层、功能性化学官能团、均匀化电场、均匀化浓度场、动态保护、优异的去溶剂能力以及绿色环保。因此，探索具有这些特征的电解液添加剂材料以高效抑制锌枝晶并促进AZIBs在高电流密度和大面积容量下的稳定运行是非常重要的。

近日，来自贵州大学黄俊特聘教授、谢海波教授和南昌大学陈义旺教授合作，在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Multifunctional Cellulose Nanocrystals Electrolyte Additive Enable Ultrahigh-Rate and Dendrite-Free Zn Anodes for Rechargeable Aqueous Zinc Batteries”的观点文章。提出了一种多功能纤维素纳米晶（CNCs，一种生物基、纳米级的环保材料，具有独特的物理和化学特性，如高纵横比、高热稳定性、丰富的表面官能团和自组装性能）电解液添加剂用于优化锌离子配位环境和增强界面化学，实现了超高倍率性能和超稳定的锌阳极。