研究背景
在目前众多不同的电化学储能技术中，水系锌金属电池因其低成本和高安全性而成为最有前途的电网储能候选电池。然而，水系锌离子电池在实际应用中不可避免地会出现枝晶生长和锌腐蚀等问题，尤其是深循环条件下，部分枝晶可能会从电极上脱落并变成死锌，导致电池循环效率和稳定性降低。这些问题严重制约了水系锌离子电池的商业化进程。目前开发的各种策略主要集中于减缓锌枝晶的形成，例如设计锌主体的分级结构，调节电解质的溶剂化结构，构建电极-电解质界面等等。然而，关于通过回收死锌来减轻锌负极不可逆容量损失的研究仍相对匮乏。
研究内容
近日，南京理工大学陈涛教授和傅佳骏教授基于可逆的二茂铁/二茂铁阳离子氧化还原反应，提出了一种由溶解氧引发的死锌回收策略。在该工作中，通过对二茂铁上取代基的供/吸电子性强度进行筛选，系统研究了不同取代基对这些二茂铁衍生物的电化学性能和分子稳定性的影响。同时，通过引入聚乙二醇作为助溶剂，成功实现其在水系电解液中的溶解。在该电解液中，二茂铁基团的氧化过程实现了溶解氧的去除，进而有效抑制由溶解氧引起的锌负极的腐蚀和副产物的累积。同时，生成的二茂铁阳离子能够将死锌再生为具有电活性的锌离子，从而抑制电池容量损失，显著提高了电池的循环稳定性和循环寿命。本文以题为“Revitalizing Dead Zinc with Ferrocene/Ferrocenium Redox Chemistry for Deep-Cycle Zinc Metal Batteries.”在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表。
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