​北化工/内大AFM：分层Zn/N掺杂碳中空纳米纤维的用于无枝晶锌负极

可充电水系锌电池因其固有的安全性和低成本而被认为是有前途的下一代储能设备。然而，由于锌枝晶不可控的生长以及不可避免的副反应阻碍了其大规模应用。

在此，北京化工大学于乐，李念武，内蒙古大学郭艳等人报告了基于 Zn/N 掺杂碳中空纳米纤维的形成过程，该结构由相互连接的 Zn/N 掺杂碳纳米笼（称为 LRZCF@ZCC）组合而成。其中相互连接的多孔结构减轻了内应力，确保了结构的坚固性。此外，LRZCF@ZCC 通道内部的凹面有利于 Zn²⁺ 成核，从几何角度引导 Zn 沉积。

同时，分布均匀的金属锌和N掺杂的碳物种可作为亲锌位点，降低成核过电位。LRZCF@ZCC 在电池循环过程中表现出较低的极化和较小的电压滞后，使用这种独特结构的对称电池和全电池都显示出稳定的循环性能。

图1. 对电池性能

总之，该工作报告了一种新型三维大孔纤维网作为 ZMAs 的改性材料。碳笼装饰的氮掺杂无定形锌碳多孔纤维可作为亲锌框架，对水分离具有微弱的电催化活性。LRZCF@ZCC 保证了在 3 mA cm^-2 的电流密度下稳定的镀锌/剥离，且稳定循环超过 1200 h。

此外，LRZCF@ZCC-Zn||NVO 全电池在 10 A g^-1 条件下可稳定循环5000 次以上，显示出较长的使用寿命。因此，该项研究为今后设计稳定的 ZMAs提供了思路。

图2. 全电池性能

Formation of Hierarchical Zn/N-doped Carbon Hollow Nanofibers towards Dendrite-Free Zn Metal Anodes，Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202311038