在锌表面富集碱性氢氧根离子很容易诱导形成导电性差的副产物沉积，例如在典型硫酸盐电解质中的Zn
4
S
O
4
(OH)
6
·
x
H
2
O（ZSH）（图1a）。电池运行前的静置期间产生的副产物随机分布在表面上，导致随后的不均匀锌金属沉积和枝晶生长（图1b）。利用强Brønsted酸清理锌金属表面碱性副产物，则可能帮助后续
均匀的锌金属沉积，尽管质子可能与锌金属发生反应，但它也会避免OH
−
的形成，从而抑制在锌表面沉淀碱性副产物，为锌的均匀沉积铺平道路（图1d）。
图2
.
自腐蚀对电解液pH值、电极表面产物和锌沉积的影响
a. HTFSI的分子结构。b. HTFSI的电静位图（ESP）。不同电解液中Zn||Zn电池在静置期间的原位pH监测，c. 1 m ZnS
O
4
；d. 1 m Zn
S
O
4
+0.1 m HTFSI。e. 锌表面在1 m Zn
S
O
4
电解液中浸泡1小时（e1）、2小时（e2）和5小时（e3）后的SEM图像；（e4）在1 m Zn
S
O
4
电解液中浸泡5小时后的锌表面的EDS元素映射。f. 锌表面在1 m Zn
S
O
4
+0.1 m HTFSI电解液中浸泡1小时（f1）、2小时（f2）和5小时（f3）后的SEM图像；（f4）在1 m Zn
S
O
4
+0.1 m HTFSI电解液中浸泡5小时后的锌表面的EDS元素映射。g. Zn||Zn电池的电压-时间曲线，Zn电极在使用前在1 m Zn
S
O
4
电解液中浸泡1小时（g1）、2小时（g2）、5小时（g3）和10小时（g4）。（来源：
Nat. Commun.
）
因此，作者选择了HTFSI作为本研究的添加剂，它是目前已知的最强Brønsted酸之一。如图2a和2b所示，TFSI
−
阴离子具有庞大的结构，负电荷高度离域化。弱阳离子-阴离子相互作用大大增加了HTFSI的Brønsted酸性。此外，两个全氟化的-CF
3
基团相对于中心的S-N-S单元呈相反方向排列，赋予了TFSI
−
阴离子良好的疏水性。先前的研究表明，TFSI
−
的这种疏水性对金属在潮湿和水溶液中的稳定性有益。
作者对Zn||Zn电池进行原位pH监测，发现当将Zn负极浸入1 m ZnSO
4
电解质中180分钟后，作者观察到pH从4.76增加到5.47。这种pH向碱性方向的转变将促进ZSH的形成（图2c）。相比之下，在1 m ZnS
O
4
+0.1 m HTFSI电解质中，作者观察到pH从1.57增加到1.71，这表明HTFSI的添加可以在Zn/电解质界面处维持相对较低的pH值（图2d）。当将Zn箔浸入1 m ZnS
O
4
电解液中1小时时，在Zn表面观察到了大量的副产物（图2e），随着接触时间的增加，这些副产物也进一步增长。EDS映射显示，Zn箔表面在浸入1 m ZnS
O
4
电解液中5小时后含有大量的S和O物种（图2e4）。XRD结果证实这些物种主要是ZSH。相比之下，添加HTFSI使Zn表面具有较好的平整度，且避免了ZSH副产物的生成。
图3
. 不同电解液中锌沉积/剥离的电化学测试研究
a和b. 在不同电解液中以1 mA cm
−2
、0.5 mAh cm
−2
（a）和4 mA cm
−2
、2 mAh cm
−2
（b）的电流密度下Zn||Cu电池中锌CE的演变。c. 铜基底上的成核和生长过电位。d. Zn||Zn电池在逐步增加的电流密度下的电压演变。e. 在4 mA cm
−2
和4 mAh cm
−2
下Zn|1 m ZnSO
4
+0.1 m HTFSI|Zn和Zn|1 m ZnSO
4
|Zn电池中的恒电流沉积/剥离。（来源：
Nat. Commun.
）
添加0.1 m HTFSI电解液展现出更好的锌负极稳定性和可逆性。添加过少的HTFSI将产生有限的效果，而添加过多的HTFSI将引发无法控制的析氢副反应。1 m ZnSO
