三甲基磷酸酯调控锌锂混合电解质界面稳定锌负极的创新研究

本文创新性地开发了一种由三甲基磷酸酯(TMP)调控的Zn(OTf)2/LiOTf混合电解质体系，通过重构水分子氢键网络和诱导Zn3(PO4)2基SEI层形成，显著抑制锌负极析氢(HER)和枝晶生长。该设计使Zn||Zn对称电池在1 mA cm?2下实现3000次循环，为水系锌离子电池(AZIBs)商业化提供新思路。

　　

Highlight
本研究亮点在于通过三甲基磷酸酯(TMP)调控的锌锂混合电解质体系，实现了三重协同效应：1）重构水分子氢键网络降低自由水活性；2）TMP选择性吸附诱导双电层重组；3）原位生成Zn₃(PO₄)₂基固态电解质界面(SEI)。这种"分子剪刀+界面工程师"策略使电池性能突破性提升。

Material preparation
在常温下制备了不同TMP/H₂O比例的Zn(OTf)₂-LiOTf混合电解质。具体方法是将2 M三氟甲磺酸锌(Zn(CF₃SO₃)₂)和1 M三氟甲磺酸锂(LiCF₃SO₃)溶解于10 mL TMP/去离子水混合溶剂。所有试剂均来自国产供应商，正极材料选用商业化的尖晶石型锰酸锂(LMO)。

Material characterization
采用X射线衍射(XRD)验证材料纯度，通过红外光谱(FTIR)和拉曼光谱解析氢键网络变化，结合电化学阻抗谱(EIS)和扫描电镜(SEM)追踪界面演化过程。特别有趣的是，核磁共振(³¹P NMR)捕捉到TMP分子在电极表面的"分子舞蹈"——动态吸附行为。

Results and discussion
通过系统调节TMP:H₂O比例(0:1至2:1)，发现TP 3:2配方展现出最佳性能。TMP中P=O基团像"智能磁铁"般同时作用于Zn²⁺溶剂化鞘和电极界面：1）抢夺水分子配位位点，降低活性水含量；2）在负极表面形成纳米级"磷氧保护罩"。同步辐射X射线吸收谱(EXAFS)证实，这种设计使Zn沉积过电位降低达47%。

Conclusions
该锌锂混合电解质体系通过TMP的"一石三鸟"机制：氢键剪刀、界面重组剂和SEI前驱体，创造了稳定的电极-电解质界面环境。其中Zn²⁺/Li⁺协同运输的"离子双人舞"机制，为开发高安全、低成本的水系电池提供了全新范式。