浙大潘慧霖Nano Energy：5C循环1万次，高性能锌金属全电池！

本质上不均匀的锌沉积-溶解和析氢反应（HER）会导致锌负极的可逆性差，循环寿命有限，从而限制了可充水系锌电池的实际应用。

浙江大学潘慧霖等提出了一种多孔铟（In）涂层与聚丙烯酰胺（PAM）聚合物层的协同策略，以提供大的HER过电位，同时促进Zn²⁺在电极-电解质界面的快速和均匀传输。

图1. ZnSb和ZnIn电极循环前后的形貌

PAM聚合物涂覆层很容易吸收锌基电解液，并产生一个原位形成的功能性凝胶电解液涂覆层，增强锌负极附近的均匀Zn²⁺分布，从而促进锌电极的出色稳定性。通过原位化学置换反应的多孔In涂层被发现是抑制H₂生成的更有效的涂层，同时像一个稳定的金属筛子一样提供快速的Zn²⁺传输途径。因此，在严苛的条件下，即大的电流密度和高的锌利用率下，ZnIn-PAM电极的循环稳定性得到了明显的改善，反应动力学也很出色。

图2. 半电池性能

结果，最佳的ZnIn-PAM电极在超高电流密度和面容量（10 mA cm^-2, 10 mAh cm^-2, Zn利用率：57%）下表现出杰出的循环稳定性，在5 mA cm^-2和5 mAh cm^-2（Zn利用率：28.5%）下，仅有约50 mV的过电位，长期使用寿命超过1700 h。

进一步结合电解二氧化锰正极，全电池在5C下提供了10000次循环的超长寿命，每循环的容量衰减率为0.006%。这项工作为探索协同战略提供了有用的视角，以解决锌金属基水系电池在实际使用中有限的循环稳定性。

图3. 全电池性能

Synergetic Control of Hydrogen Evolution and Ion-transport Kinetics Enabling Zn Anodes with High-Areal-Capacity. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107903

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