“…Key words: zinc-manganese battery; zinc dendrite; quasi-gel electrolyte; sodium alginate; silica 可充电锌锰(Zn-MnO 2 )电池具有高安全性、 高环 保性、高性价比的三重优点, 不仅适合用作大规模 储能电池 [1][2] , 在混合动力汽车和电动自行车等领 域也具有潜在的应用价值 [3][4][5] 。然而, 受"尖端效应" 影响, 金属锌负极表面因粗糙度出现的微观凸起在 充电过程中会产生较强的局部电场, 通过吸引锌离 子沉积快速生长成大尺寸锌枝晶 [6][7] 。锌枝晶生长 增加了负极表面的粗糙度, 进一步强化了"尖端效 应", 从而形成恶性循环。负极表面生成疏松锌枝 晶不仅会引起电池内阻增大、 容量衰减, 而且会刺 穿隔膜, 引起电池短路等一系列问题 [8] 。枝晶生长 是金属负极电池普遍存在的问题, 不仅制约着锌 电池 [9][10] , 也同样困扰着锂、钠、钾等金属电池的 发展 [11][12][13] 。 为了提升锌电池的性能, 研究人员近年来设计 开发了多种抑制锌枝晶的方法, 主要机理有: 1) 保 证电解液向负极迁移的均匀性, 降低负极表面 Zn 2+ 的浓差极化 [14][15] ; 2) 增加负极表面锌成核位点, 通 过提高锌晶核的密度与分布均匀性保证锌均匀沉 积 [16][17] ; 3) 增大负极集流体的比表面积, 降低集流 体表面上的电流密度并减少锌沉积量 [9][10] ; 4) 限制 金属锌在负极上的沉积位置, 避免锌枝晶刺穿隔 膜 [8] 。 这些方法都具有很好的锌枝晶抑制效果, 但制 备或处理过程复杂。例如, 在制备泡沫锌负极时 [9] , 需要首先将锌粉注塑成型, 然后高温烧结/氧化, 最 后通过电化学还原方可获得最终样品, 实验过程非 常繁杂。 不同于负极或负极集流体改性过程, 通过添加 剂改性电解质来调控锌沉积过程是一种更简单易行 的金属枝晶抑制方法 [18][19] 。由于金属锌的平衡电位 较高, 反应活性较低, 因此锌电池电解质添加剂的 选择比碱金属电池更加灵活。 最近, Xu 等 [20] 、 Huang 等 [21] 研究发现, 在水系电解质体系中添加乙醚和二 氧化硅/乙氧基脂肪甲酯可以有效抑制锌枝晶生长, 延长电池使用寿命。此外, 有些添加剂还可以将电 解质转变成准凝胶状态, 有效解决电池破损后的电 解质泄漏问题 [22]…”