郑俊超/张霞辉Nano Enegy：超声波涂层法构建无缺陷亲锌有机层，实现防腐和无枝晶锌负极

由于具有出色的安全性和成本效益，因此作为一种前景广阔的储能系统，水系锌离子电池受到了广泛关注。然而，枝晶和界面副反应等问题限制了它们的实际应用。构建防腐界面是实现稳定锌负极的有效策略之一。然而，在锌负极上构建均匀的界面仍是一项挑战。

图1 Tar-Zn负极的示意图和特性

中南大学郑俊超、张霞辉等提出了一种超声波涂层方法，在锌负极上构建无缺陷的酒石酸锌薄层（表示为Tar-Zn）。研究显示，这种方法不仅能加快沉积反应的动力学过程，还能及时去除锌表面吸附的H₂。而H₂会抑制固液界面的置换反应，由于H₂的去除，锌箔可以与酒石酸盐溶液充分发生置换反应，从而形成无缺陷的功能性保护层。此外，在超声波的作用下，弱附着层可以从锌负极表面剥离，从而提高涂层的机械性能。与裸锌相比，Tar-Zn层具有更高的耐腐蚀性和更高的析氢电位。

图2 半电池性能

此外，密度泛函理论（DFT）计算证实，Tar-Zn层增强了锌原子的亲和力，有利于锌的快速沉积，这进一步促进了锌的快速成核和均匀沉积，最终抑制了枝晶生长。得益于Tar-Zn层，界面副反应和枝晶生长得到了缓解，具体来说，在1 mA cm^-2和2 mA cm^-2条件下，采用了Tar-Zn的Zn//Zn电池的循环稳定性分别超过1600小时和1300小时。此外，采用Tar-Zn组装的Zn//Cu电池和Zn//MnO₂电池均表现出很高的库伦效率（CE）和循环稳定性。

图3 全电池性能

Constructing defect-free zincophilic organic layer via ultrasonic coating for anticorrosive and dendrite-free zinc anode. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108810