镍基复合纳米膜持续释放欠电位沉积引发剂实现安时级锌金属电池长效循环

来自国内的研究人员针对水系锌离子电池(AZIBs)电解液添加剂易耗尽导致电池失效的难题，创新性地设计了一种能持续释放欠电位沉积引发剂的人工固体电解质界面(SEI)。该Ni@DPA涂层锌电极通过镍-2-甲基咪唑复合物控释Ni2+离子，结合疏水性十二烷基膦酸(DPA)单层保护，实现了37 500次超稳定循环，并构建出1.5 Ah级实用化软包电池，光伏充电效率达10.8%，为高性能储能器件开发提供新范式。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的锌金属电池保护策略。科研团队巧妙构建了镍羟基化合物与镍-2-甲基咪唑复合物组成的纳米薄膜，通过离子层外延技术将其嵌入疏水性十二烷基膦酸(DPA)单分子层中，形成智能型人工固体电解质界面(artificial SEI)。当电极表面因腐蚀导致局部pH升高时，该薄膜会按需释放Ni²⁺离子作为欠电位沉积(underpotential deposition)引发剂，精确调控锌沉积行为。

疏水DPA保护层如同"分子雨衣"，有效阻隔水分子接触，将副反应抑制到最低限度。在这种双重保护机制下，改性电极在50 mA cm^?2超高电流密度下创纪录地稳定循环37 500次。组装的锌-碘(Zn-I₂)全电池更是展现出30 000次超长循环寿命，能量密度高达270 Wh kg^?1。

研究团队进一步制备了实用化的1.5安时(Ah)级软包电池，其面容量达到惊人的13.8 mAh cm^?2，400次循环后容量保持率83%。更令人振奋的是，这种电池可直接通过太阳能电池板充电，光伏转换效率达到10.8%，为开发自供电能源系统开辟了新途径。该工作通过持续释放策略解决了添加剂耗尽这一行业共性难题，推动水系锌电池向实际应用迈出关键一步。