周江/张笑谈AFM：螺旋生长的锌钴合金层可实现高度可逆的锌金属负极

尽管锌离子电池已获得广泛关注，但它始终受到锌(Zn)负极不受控制的枝晶生长和严重副反应的困扰。

在此，中南大学周江教授，张笑谈团队通过恒流电沉积技术在商业锌箔的一侧设计了一个螺旋生长的三维(3D)ZnCo合金层。与裸Zn的晶面相比，主要暴露在3D螺旋结构侧面的ZnCo晶面表现出优越的亲锌性，促进Zn进行自下而上的逐层生长。

在沉积过程中，ZnCo合金层表面通过限制Zn²⁺的扩散行为逐渐变得平坦。组装的ZnCo//ZnCo对称电池在5 mA cm^-2的电流密度下稳定运行超过620小时。

此外，ZnCo//NH₄V₄O₁₀软包电池的初始容量为190 mA h g⁻¹，并在400次循环后保持81%的高容量保持率。

图1. ZnCo合金负极的Zn离子沉积行为

总之，该工作通过三步离子交换反应在锌箔表面构筑了螺旋生长的ZnCo合金层。ZnCo合金层具有独特的3D结构，通过调节Zn²⁺离子的扩散行为促进了均匀的Zn沉积。此外，亲锌Co位点主要集中在3D结构的边缘区域，促进了Zn²⁺进行自下而上的逐层Zn生长。同时，ZnCo合金优异的耐腐蚀性可以有效抑制负极表面腐蚀反应的发生，显著提升其可逆性。

此外，ZnCo//NVO全电池表现出优异的循环稳定性，在5 A g^-1下循环1200次后仍保持92%的容量保持率。因此，该ZnCo负极在实际应用和工业生产方面前景广阔，为Zn金属负极的发展提供了新的方向。

图2. 全电池电化学性能

Spirally Grown Zinc-Cobalt Alloy Layer Enables Highly Reversible Zinc Metal Anodes, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202306101

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周江/张笑谈AFM：螺旋生长的锌钴合金层可实现高度可逆的锌金属负极

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