近日，材料與能源學院孫威教授團隊在《Nature Communications》上發(fā)表了題為“Electrolyte design for reversible zinc metal chemistry”的研究性論文。材料與能源學院特聘研究員張寶為該論文第一作者，材料與能源學院孫威教授、湖北大學萬厚釗教授及南洋理工大學范紅金教授為論文共同通訊作者，電子科技大學材料與能源學院為第一完成單位。

金屬負極憑借其溶解/沉積機制，在高安全性、高致密儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，其化學穩(wěn)定性差、電化學可逆性不足以及有效利用率低等問題，仍是制約其實際應用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。研究表明，金屬離子的溶劑化結(jié)構(gòu)和界面反應特性是提升其可逆性的核心因素。基于此，研究團隊提出了一種多尺度計算模擬指導的定制化電解液設(shè)計策略，成功開發(fā)出一種新型混合電解液，顯著提升了鋅金屬負極的可逆性和穩(wěn)定性。

在研究過程中，團隊通過計算模擬指導，深入探究了電解液的結(jié)構(gòu)特性、鋅沉積形貌、可逆性及穩(wěn)定性等關(guān)鍵問題。研究發(fā)現(xiàn)，該電解液具有獨特的溶劑化結(jié)構(gòu)，以緊密接觸離子對形式存在，并形成了貧水的內(nèi)亥姆霍茲層。得益于這種獨特的體相和界面結(jié)構(gòu)，鋅金屬負極的庫侖效率突破性地達到了99.95%。這一超高的可逆性使得無負極鋅金屬電池在高載量、貧液條件下實現(xiàn)了近1000次循環(huán)的穩(wěn)定運行，且容量幾乎無衰減，展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)性能。