河南大学Adv. Sci.：设计聚合物-合金杂化人工层，实现稳定的锌金属负极

锌金属电极的理论容量高达820 mAh g^-1，被视为下一代充电电池的理想候选材料。然而，不可避免的析氢反应、难以控制的枝晶生长和严重的钝化反应很大程度上阻碍了其实际应用。

图1 聚合物-合金杂化人工层的设计

河南大学陈冲、申志涛、刘英等通过将一种含有SnSb纳米颗粒和Nafion（NFSS）的新型聚合物-合金杂化人工层沉积在锌金属表面，开发了适用于水系锌基电池的稳健负极。具体而言，通过金属盐溶液（SnCl₂+SbCl₃）与锌之间的简单置换反应以及随后的Nafion层旋铸，NFSS层很容易在锌表面形成。

研究显示，均匀且亲锌的SnSb（SS）纳米颗粒可Nafion-SnSb镀层锌（NFSS@Zn）电极内提供充分的传输通道和大量的Zn²⁺成核位点，使其具有高Zn²⁺导电性和低成核能垒。同时，柔软的Nafion聚合物能强化SS层与锌金属负极的界面接触，并选择性地屏蔽阴离子和游离H₂O，使NFSS@Zn电极具有优异的结构完整性和抗腐蚀能力，并减轻了界面副反应。

图2 对称电池性能

因此，在1 mA cm^-2电流条件下，NFSS@Zn电极具有超过1500小时的长循环寿命和超低的电压滞后（25 mV）。同时，当与MnO₂正极配对时，制备的全电池也能在3 A g^-1的条件下稳定运行1000次循环，容量保持率超过71.8%。总体而言，这项研究为提高锌阳极的性能提供了一种启发式方法。

图3 全电池性能

Regulated Zn Plating and Stripping by a Multifunctional Polymer-Alloy Interphase Layer for Stable Zn Metal Anode. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202303343