两性离子聚合物添加剂实现协同界面化学构建高可逆锌金属负极

本综述系统探讨了利用羧甲基壳聚糖（CMCS）作为多功能两性离子聚合物添加剂，通过其独特的电场驱动可逆吸附行为调控锌沉积动力学，有效抑制枝晶生长与副反应（如HER），显著提升水系锌离子电池（AZIBs）的循环稳定性与库伦效率，为下一代高性能储能器件电解质设计提供了创新策略。

　　

Highlight

通过系统实验与理论计算，平行吸附于锌阳极表面的CMCS分子可作为空间位阻屏障，保护活性锌金属免受自由水分子攻击，进而阻止水分解及后续不良副反应。

Results and discussion

CMCS是一种天然聚合物，具有环境友好、来源丰富和成本低廉的多种内在优势。作为两性离子聚合物，CMCS分子同时拥有正电荷位点（?NH₃⁺）和负电荷位点（?COO^?），这有助于在电场驱动下实现锌阳极表面的可逆吸附。首先评估了含饱和CMCS添加剂的1 M Na₂SO₄溶液的电化学稳定性窗口。

Conclusion

本工作中，我们开发了一种两性离子聚合物添加剂工程策略，用于调控锌沉积行为并减轻锌阳极上的竞争性寄生反应，以实现高性能水系锌离子电池。我们证明，具有多功能NH₃⁺阳离子和COO^?阴离子的CMCS添加剂可吸附到锌阳极上，构建均匀稳定的保护层，以引导均匀的锌沉积。具体而言，CMCS的优先吸附实现了协同界面化学，显著提高了锌金属负极的可逆性。