天大张伊放/中南潘安强AFM:长寿命锌金属负极防腐锌离子调节复合中间层

锌金属负极被认为是水基锌基电池最有前景的负极选择之一。然而，树枝状结构和错综复杂的副反应阻碍了它的应用。近日，天津大学张伊放（通讯作者）和中南大学潘安强（通讯作者）等人在知名期刊Adv. Funct. Mater.上发表了题为“Anti-Corrosive and Zn-Ion-Regulating Composite Interlayer Enabling Long-Life Zn Metal Anodes”的研究性论文。

裸锌(左)和具有PSN涂层的锌(中)上的Zn沉积/脱出行为示意图

作者引入了一种弹性防腐夹层来解决这一问题。利用非晶态和纳米结构氮化硅(Si₃N₄)独特的介电行为，将其颗粒均匀分散在聚丙烯腈(PAN)中，制备了一层附着在金属锌上的中间层(PSN-Zn)。PAN作为弹性约束抑制了枝晶的剧烈演化，阻止了H₂O/O₂的腐蚀，而高介电常数的Si₃N₄有利于离子动力学，并提供了均匀的Zn沉积。

裸Zn和Zn-PSN箔在2 M ZnSO₄电解液中的腐蚀特性

在1 mA cm⁻²时，锌负极的电化学稳定性和沉积一致性大大提高，寿命可达800 h以上。即使在苛刻的深放电(DOD_Zn=60%)和高电流密度(10 mA cm⁻²)下，锌负极仍能稳定工作250 h以上，并通过实验和理论模拟对其介电性能的影响进行了系统的讨论和验证。

材料的电化学性能研究

Anti-Corrosive and Zn-Ion-Regulating Composite Interlayer Enabling Long-Life Zn Metal Anodes(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202104361)

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天大张伊放/中南潘安强AFM:长寿命锌金属负极防腐锌离子调节复合中间层

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