在这项工作中，作者通过加入非离子表面活性剂发现了原位形成的液晶中间相。这一液晶中间层使锌和二氧化锰的沉积沿着c轴对齐，显著增强了电化学循环的稳定性。这种高度可逆的双沉积过程促成了无负极和无正极配置的高能量密度（高达213 Wh kg^-1）的双无极电池的开发。这一中间相的形成引导了锌和二氧化锰的模板化生长，并解释了高度可逆的沉积/剥离过程，从而实现了长循环寿命。液晶中间相通过提供一个灵活且动态适应的界面，超越了传统的固体涂层，它能够有效增强离子传输并控制晶体取向。结合其较低的生产成本和易于应用的特性，使其特别适合推动大规模电池技术的发展，并提高电化学设备的性能和寿命。本文以“In situ formation of liquid crystal interphase in electrolytes with soft templating effects for aqueous dual-electrode-free batteries”为题在国际顶刊Nature Energy上，第一作者为Yuqi Li，通讯作者为斯坦福大学崔屹院士。

图1.原位形成液晶界面沉积Zn/MnO2表面活性添加剂的设计骨架。

图2.原位沉积Zn金属的沉积形态和晶体结构。

图3.原位形成液晶界面用于模板沉积。

在这项工作中，展示了液晶界面在水系电池中的创新应用，提供了新的思路以解决锌/二氧化锰沉积和剥离过程中的可逆性不足问题。通过引入微量非离子表面活性剂，原位形成的液晶相不仅提升了沉积的晶体取向，还改善了电池的电化学循环稳定性。这一发现启示我们，液晶材料作为电池的界面层，能够有效促进离子传输，降低界面阻力，从而显著提高电池的能量密度和循环寿命。

此外，液晶相的动态特性使其应用变得更加灵活和高效，推动了可扩展电池技术的发展。研究中强调的低成本和简便的制造工艺，进一步表明液晶界面在能源存储领域的广泛潜力。这为未来电池材料的设计提供了新的方向，尤其是在高能量密度和长循环寿命的需求下，开发具有自组装特性的功能材料，将是推动下一代电池技术的重要策略。通过借鉴软物质科学中的新概念，电池技术有望实现质的飞跃，为可再生能源的应用提供强有力的支持。

▍文献链接：https://doi.org/10.1038/s41560-024-01638-z

文章来源：高低温特种电池

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