​三单位EES：调控静电场，实现高倍率和无枝晶锌金属负极

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​三单位EES：调控静电场，实现高倍率和无枝晶锌金属负极
由于锌金属/电解质界面的不稳定性，以及同时发生的寄生反应和枝晶生长，会导致低库仑效率（CE）和短循环寿命，锌（Zn）金属电池的商业化受到严重阻碍。
​三单位EES：调控静电场，实现高倍率和无枝晶锌金属负极
图1 Zn2+通量在不同基底上的沉积行为示意图
阿德莱德大学郭再萍、Mao Jianfeng、江苏师范大学王庆红、扬州大学薛攀等报告了一种通过电解液添加剂-四氨基酞菁钴（Co(TAPC)）建立的静电场层（EFL），以消除这些缺点。
这项工作通过实验表征和理论计算相结合的方法证实，具有平面和大共轭环结构的Co(TAPC)优先吸附在Zn金属负极上，形成亲锌的EFL，这可阻止Zn和水的直接接触，抑制副反应，同时促进脱溶剂化和Zn2+扩散动力学，平衡空间电场，从而实现了高倍率和无枝晶的Zn沉积。
​三单位EES：调控静电场，实现高倍率和无枝晶锌金属负极
图2 电解液表征
结果，基于该添加剂，锌金属负极在50 mA cm-2的电流密度下具有8000次以上的超长循环寿命，在5 mAh cm-2、10 mA cm-2的苛刻测试条件下具有较高的CE值。此外，Co(TAPC) EFL在Zn||MnO2全电池中的应用也得到了证实，其在2000 mA g-1的高电流密度下，表现出5000次循环的优异循环稳定性。
总体而言，亲锌EFL的构建实现了锌金属电池在水系电解液中的均匀无枝晶沉积，为设计高性能金属电池的稳定金属负极开辟了一条途径。
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图3 电化学性能研究
Engineering an Electrostatic Field Layer for High-Rate and Dendrite-Free Zn Metal Anode. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee01724a

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