锌金属电池(ZMBs)有望成为下一代储能系统，但锌负极的枝晶和腐蚀问题限制了其实际应用。
近日，阿德莱德大学郭再萍教授，Jianfeng Mao首次报道了一种高电偶极矩为3.62 D的有机磷阻燃溶剂DMMP，用于在锌负极上产生原位整体磷酸盐SEI。
具有高极性的高偶极矩溶剂吸引或排斥来自其他化合物的价电子，并通过电子转移产生反应，这允许快速形成SEI。与LIBs中使用的包括碳酸盐、醚、酯、砜和腈的溶剂不同，DMMP通常在LIBs中用作阻燃剂，而不是用于生产SEI。然而，研究表明，对于Zn负极，DMMP的高偶极矩显著有利于磷化转化反应，该反应可用于控制还原分解和界面化学。
具有DMMP溶剂的有机和混合电解质表现出两个有利的特征，即，i）在Zn阳极上导致磷酸盐SEI的占优势的DMMP还原，和ii）Zn3(PO4)2和ZnP2O6的高度单片和均匀SEI。与报道的具有高偶极矩(> 3 D)的有机溶剂（包括乙腈(AN)、碳酸丙烯酯(PC)、二甲基亚砜(DMSO)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)）相比，当转移到纯水电解质中时，来自DMMP溶剂的界面表现出增强的循环稳定性。
具有这种DMMP电解质的Zn|Zn对称电池在1 mA cm-2下表现出超过4700小时的优异长循环，并且Zn|Cu不对称电池还表现出Zn2+镀覆/剥离的高可逆性，在4000次循环后库仑效率(CE)为99.89%。此外，混合DMMP-H2O中衍生的磷酸盐SEI证明了与有机DMMP电解质的一致性，突出了在水基电解质中使用的实际潜力。这种混合电解质显示出比含水电解质更大的腐蚀电位和更低的腐蚀电流，并抑制锌枝晶的形成和HER反应，导致对称锌电池循环2500小时。使用DMMP基混合电解质的全V2O5|Zn电池在5 A·g-1下循环4000次后显示出82.2 %的高容量保持率。
这项工作表明，具有高偶极矩的磷酸盐溶剂可以用于设计整体SEI以提高长期循环稳定性。这种用于容易地稳定Zn负极的高偶极矩溶剂策略的成功可以通过将期望的组分靠近电极表面来促进氧化还原反应并产生均匀的磷酸盐转化涂层，从而为灵活的原位SEI设计开辟道路。
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参考文献
Sailin Liu, et al, Monolithic Phosphate Interphase for Highly Reversible and Stable Zn Metal Anode, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202215600
https://doi.org/10.1002/anie.202215600