孟颖/卢锡洪，重磅Joule！

水系酸性电池（AABs）是应对电池多样性的一个很好的选择，因为它为可再生能源存储提供了所需的安全、成本、环境友好和高功率。然而，由于金属负极材料的不足，低电压和能量密度给实际应用带来了很大的挑战。

图1. 水系酸性电池中的锡电极

美国芝加哥大学孟颖、中山大学卢锡洪等报告了一种界面调节的Sn金属负极作为最后一块拼图的解决方案。具体而言，这项工作通过界面铜合金化调控方法，成功展示了一种高容量和高可逆性的Sn金属电极，以作为AABs的通用负极选择。

其中，铜基底（Cus）是从各种Sn基合金中精心挑选出来的，其具有合适的析氢反应（HER）活性、在酸中的惰性，以及低毒性和成本效益。实验研究和理论模拟都表明，界面合金化大大改善了可逆性，沉积的均匀性和对金属脱落的抑制，导致了更好的电化学性能和稳定性。

图2. 锡沉积过程中的界面调控研究

因此，Sn/Cus获得了令人满意的比容量（442 mAh g^-1）、库仑效率（CE，约98%）、极化（约11 mV at 2 mA cm^-2）和循环耐久性（约93% CE after 300 cycles）。为证明其对正极介质的通用性，Sn负极与各种整个极材料如二氧化铅、二氧化锰和聚苯胺（PANI）耦合，形成一系列AABs。

结果，实现了高输出电压（高达1.7V）、卓越的比能量密度（基于两个电极高达312Wh kg^-1）、快速的动力学（在24C下高达93%的充电/放电容量）和长寿命（高达2400次循环）。

图3. 基于锡电极的酸性电池的电化学性能

A high-capacity Sn metal anode for aqueous acidic batteries. Joule 2023. DOI: 10.1016/j.joule.2023.04.011

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