1. 研究目的与意义
研究的现状及发展趋势
随着能源需求的急剧增加，为了应对传统化石能源日益枯竭的全球挑战和相关的环境问题，许多国家和地区已经增加了对可再生能源的投资，如太阳能、风能和水电能源。虽然有低碳或低碳清洁能源，但可再生能源供应系统的产生和转换是间歇性、不稳定和不可控的，这使得能源储存和运输更加困难。因此，能源储存系统技术（ESS）作为调节电力输出、提高电网对可再生能源容忍能力的媒介，发展对实现清洁能源转型至关重要。在各种ESS中，锂离子电池(LIBs)是目前应用最广泛的可充电电化学器件。然而，其使用的可燃有机电解质和高活性锂金属所导致的潜在安全问题阻碍了锂电池的大规模应用。
作为锌离子电池（ZIBs）的重要组成部分，众所周知，阳极对电池的性能和使用寿命尤为重要。然而，尽管锌阳极具有固有的优势，但也有一些棘手的问题，这可能对ZIBs是毁灭性的，解决温和水溶液中锌枝晶生长、析氢和锌阳极侧腐蚀等问题仍然是一个挑战。根据以往的报道，枝晶的生长显著降低了锌阳极的容量和库仑效率(CE)。由于锌的高机械强度和杨氏模量，较大的树突甚至可以穿透电池隔膜，引起短路。此外，与传统的碱性电解质相比，弱酸性环境为析氢提供了更强的热力学趋势。在析氢和腐蚀过程中，电解质的不可逆消耗损害了ZIBs的长期循环性能，产生的氢增加了电池胀气和电解质泄漏的风险。更糟糕的是，这些问题之间的相互强化导致了阳极性能的进一步恶化。因此，需要对锌阳极进行深入研究和优化。
2. 研究内容和问题
课题的基本内容：
探索在锌负极表面构筑含有长碳链的有机金属化物界面层，金属离子选用亲锌性的金属离子，可以诱导锌的均匀沉积，具有憎水性的长碳链可以有效缓解负极与水系电解液的析氢副反应，从而提升水系锌离子电池的电化学性能。选择有机金属类化合物处理锌负极表面，组装锌对称电池进行沉积/脱出反应，通过新威尔电池测试仪研究使用处理后的锌负极在提升水系锌离子电池电化学性能上的效果。使用电化学工作站对其耐腐蚀性、极化电流、循环伏安曲线、阻抗等进行测试分析。
3. 设计方案和技术路线
探索在锌负极表面构筑含有长碳链的有机金属化物界面层，金属离子选用亲锌性的金属离子，可以诱导锌的均匀沉积，具有憎水性的长碳链可以有效缓解负极与水系电解液的析氢副反应，从而提升水系锌离子电池的电化学性能。选择有机金属类化合物处理锌负极表面，组装锌对称电池进行沉积/脱出反应，通过新威尔电池测试仪研究使用处理后的锌负极在提升水系锌离子电池电化学性能上的效果。使用电化学工作站对其耐腐蚀性、极化电流、循环伏安曲线、阻抗等进行测试分析。
（1）锌阳极的处理：
（a）配置处理液：2mL十二烷基苯磺酸；
4. 研究的条件和基础
1. 实验仪器的基础：
电池封装机、电热恒温培养箱、扣式电池测试仪、电化学工作站、反应釜、电子天平、电热鼓风干燥器、数控超声波清洗器、移液枪、台式高速离心机、磁力搅拌器、接触角测定仪、电子扫描显微镜等。
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