王海燕/张旗Angew.：提出表面损伤概念，解释锌金属负极的不均匀剥离！

水系锌离子电池本质上是安全的，但锌负极上严重的枝晶生长和腐蚀反应大大阻碍了其实际应用。大多数锌负极改性的策略都是参考锂金属负极的表面调控研究，而没有考虑锌负极的内在机制。

图1 抑制枝晶的体相重构策略示意图

中南大学王海燕、张旗等首次提出了表面损伤的概念来解释锌金属负极上的不均匀剥离过程。研究发现，表面改性的锌负极在高面积容量下循环使用时，由于反复剥离过程中不可避免的表面损伤而迅速失效。基于此，作者提出了一种体相重建策略，在商业锌箔的表面和内部引入丰富的亲锌位点。

具体而言，这项工作开发了一种通过氮气等离子体和热辐射协同处理的商业锌（C-Zn）箔负极的体相重建策略。丰富的活性氮位点均匀地分布在深度为8.5微米的体相重建锌（BR-Zn）箔内。即使在深层剥离后，BR-Zn上仍有均匀的高亲锌性氮位点的表面，这可以持久地防止枝晶的生长和锌负极的副反应。

图2 BR-Zn上的锌剥离/沉积行为。

因此，装配有体相重建锌箔负极的对称电池可以在3 mAh cm^-2的高容量下稳定循环1100小时以上，大大优于商业锌箔负极（42小时）。更重要的是，与活性炭正极相匹配的全电池，在接近4000次循环后，提供了1.23 mAh cm^-2的面积容量和82.5%的保留率。体相重构的策略为设计具有固液转换功能的高性能金属负极开辟了新的途径，以开发实用的二次电池。

图3 全电池性能研究

Bulk-Phase Reconstruction Enables Robust Zinc Metal Anodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202308017

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/09/19/66fe33236a/

王海燕/张旗Angew.：提出表面损伤概念，解释锌金属负极的不均匀剥离！

相关推荐