​福大汤育欣Angew：氟化固态电解质界面层引导水系锌电池中锌离子均匀沉积

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​福大汤育欣Angew：氟化固态电解质界面层引导水系锌电池中锌离子均匀沉积
锌离子水电池因其高能量密度和环保性而越来越受欢迎。然而，锌离子在负极上的随机沉积和锌离子在界面上的缓慢迁移会导致锌枝晶的生长和较差的循环性能。
​福大汤育欣Angew：氟化固态电解质界面层引导水系锌电池中锌离子均匀沉积
在此，福州大学汤育欣团队通过原位离子交换策略开发了由 Ca5(PO4)3F/Zn3(PO4)2 组成的氟化固态电解质界面层，以引导锌离子定向沉积和快速锌离子迁移。其中 Ca5(PO4)3F/Zn3(PO4)2的引入可以增加锌离子的成核位点，引导锌离子沿(002)晶面定向沉积，而循环过程中原位形成Zn3(PO4)2可以加速锌离子的迁移。
因此，基于FAP保护的锌负极（FAP-Zn）组装的Zn//V2O5‧H2O电池实现了84%（220 mAh g-1）的高容量保持率， 800 次循环后，3.0 A g-1 下的容量保持率为 23% (97 mAh g-1)。
​福大汤育欣Angew：氟化固态电解质界面层引导水系锌电池中锌离子均匀沉积
图1. DFT计算
总之，该工作开发了一种原位离子交换策略，以构建含氟固态电解质界面层，从而在循环过程中引导锌负极上锌离子的快速定向沉积。此外，在循环过程中形成的 Zn3(PO4)2 可以加速 Zn2+ 的迁移。因此，组装后的 FAP-Zn对称电池可在 0.5 mA cm-2/0.5 mAh cm-2 下稳定循环 2200 h，FAP-Cu//Zn 电池的库仑效率高达 99.85%。
同时，在 2.0 A g-1 下循环 250 次后，FAP-Zn/a-MnO2 电池的容量可达 185 mAh g-1，容量保持率为 82%；在 3.0 A g-1 下循环 800 次后，FAPZn/V2O5-H2O 电池的容量可达 220 mAh g-1，容量保持率为 84%。因此，该工作为同时引导锌离子的沉积和加速锌离子在界面上的迁移实现高度可逆的锌金属电极提供了新的见解。
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图2. 电池性能
A Fluorinated Solid-state-electrolyte Interface Layer Guiding Fast Zinc-ion Oriented Deposition in Aqueous Zinc-ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.20231690

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