吴忠帅/董琰峰EEM：石墨烯结合泡沫锌获得无枝晶水系锌离子电池负极

具有本质安全性的水系锌离子电池（ZIBs）在便携式设备中具有巨大潜力，但其循环寿命有限，这主要是由于锌负极的严重枝晶生长和不可避免的副反应造成的。

中科院大连化物所吴忠帅、东北大学董琰峰等通过在泡沫锌骨架上界面组装还原氧化石墨烯（rGO），以及随后的机械压缩和干燥过程，开发了一种长期且无枝晶的石墨烯互穿锌(GiZn)杂化箔负极。

图1. GiZn杂化箔的制备及表征

制成的GiZn杂化箔作为高性能ZIBs负极时具有以下优势：首先，具有良好润湿性的高导电性rGO层赋予混合负极在沉积/剥离过程中快速的离子/电子转移；其次，rGO纳米片中丰富的亲锌位点以及rGO和Zn之间的低晶格失配共同推动了在0.5到10 mA cm^-2各种电流密度下均匀和水平的Zn沉积；第三，rGO凝胶/Zn泡沫内部剩余的孔隙和内部空间可以容纳更多的Zn²⁺，从而可以承受高30 mAh cm^-2的超高面积容量。

图2. 对称电池性能

因此，基于GiZn的对称电池表现出降低的30.4 mV电压滞后，并在0.5 mA cm^-2和0.5 mAh cm^-2下的循环寿命长达792小时。GiZn负极可以与MnO₂正极配对，得到的GiZn||MnO₂全电池在8 C时表现出卓越的倍率容量（168.5 mAh g^-1），优于纯锌箔负极（72.7 mAh g^-1 ）。因此，GiZn杂化箔负极有助于为高性能ZIBs用二维材料互穿锌杂化箔负极的合理构造提供依据。

图3. Zn||MnO₂电池性能

Manipulating Horizontal Zn Deposition with Graphene Interpenetrated Zn Hybrid Foils for Dendrite-Free Aqueous Zinc Ion Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12423

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吴忠帅/董琰峰EEM：石墨烯结合泡沫锌获得无枝晶水系锌离子电池负极

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