潘锋Angew：混合金属合金界面助力水系锌电池

水系锌离子电池（AZIB）被广泛认为是未来可行的储能解决方案，特别是对于低成本的固定应用。然而，锌负极的界面不稳定性对锌离子系统的商业潜力构成了重大挑战，促进了一系列副反应，包括自发腐蚀、析氢和枝晶生长，这些副反应会破坏电池性能，降低库仑效率（CE），最终导致电池早期故障。

在此，伦敦大学学院Thomas S. Miller，北京大学深圳研究生院潘锋等人为AZIB设计和设计了一种可操作的金属合金界面。研究显示，该界面层最初以Ag和In薄膜的形式沉积，但在原位发展成为AgxZny合金和金属铟的紧密混合物。

此外，该种双异质金属层协同调节锌离子通过合金界面的迁移，实现了致密的平面沉积锌，同时克服了锌负极退化的所有主要驱动因素。基于此，该种改性金属锌负极的对称和全电池具有稳定的电化学性能，可提供高容量的保留。

图1.理论驱动金属界面设计

总之，该工作设计了一种原位演化的锌负极金属合金中间层。研究显示，该种双异金属保护层在早期电化学循环过程中自发转变为包含 AgZn₃ 来控制 Zn 沉积形态，并包含 In 来促进合金界面内的 Zn 离子传输，从而大大提高了金属锌负极的可逆性并避免金属锌的界面沉积。

基于此，该界面实现了对称电池超过 8000 次循环，CE 高达 99.8%，全电池超过 10,000 次循环，容量保持率为 90.2%。因此，该工作为进一步提高高度可持续和安全的 AZIB 以及其他多价金属电池的商业可行性提供了一条有效途径。

图2. 电池性能

Operando Evolution of a Hybrid Metallic Alloy Interphase for Reversible Aqueous Zinc Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024

潘锋，北京大学讲席教授，国家特聘专家，中国化学会会士，国家重点研发计划首席科学家，北京大学深圳研究生院副院长，深圳研究生院新材料学院创院院长。聚焦新能源与新材料产业关键问题，基于AI和自主发展的图论结构化学和材料基因组学，建立了新材料创制体系；建设了物质结构表征科学装置与方法及其解析系统；揭示了新能源材料的构效关系，在锂电池正极材料等方面取得突破性进展并实现产业转化。任《结构化学》执行主编、《Journal of Materials Informatics》副主编、《化学进展》副主编，国际电化学能源科学学会（IAOEES）委员会委员、国际电动车锂电池协会（IALB）副主席。国家级电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心主任、广东省新能源材料设计与计算重点实验室主任。在Nature、Nature Energy、Nature Nanotechnology等期刊发表论文，被引3万余次。

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