韩伟强/应杭君NML：自支撑碳纤维界面层助力154.3 Wh/kg水系锌离子电池

水系可充锌离子电池因其高安全性、高能量密度、低成本和环境友好等明显优势而被视为锂离子电池的竞争替代品。然而，锌枝晶和不良副反应等深层次问题严重阻碍了其实际应用。

浙江大学韩伟强、应杭君等提出了一种由多囊碳纤维(MCF)组成的自支撑锌电解质界面层，以调节锌负极的沉积/剥离行为。

图1. 材料表征

具有高电解液吸收率的电子导电MCFs层有效地均匀了界面电场并抑制了Zn²⁺流动的二维扩散，从而赋予负极低过电位和均匀的Zn沉积。此外，原位/非原位沉积观察和理论计算证实，MCFs和Zn²⁺之间的适度亲和力会促进Zn/MCFs界面自下而上且均匀地沉积Zn，从而实现高容量沉积。

图2. 半电池性能

因此，Zn@MCFs对称电池可以在5 mAh cm^-2的情况下保持工作长达1500小时。在Zn@MCFs||MnO₂电池中，MCFs界面层的可行性也得到了证实。值得注意的是，Zn@MCFs||α-MnO₂电池在1 A g^-1时具有236.1 mAh g^-1的高比容量，并具有出色的稳定性，在600次循环后具有82.8%的容量保持率。

更值得注意的是Zn@MCFs||α-MnO₂软包电池可提供154.3 Wh/kg的能量密度，并且稳定地循环超过250次。显然，作者已经证明了MCFs在水系锌离子电池中改性锌负极的可行性，作者相信这项工作将启动自支撑界面层在金属基负极改性中的研究。

图3. 全电池性能

Freestanding and Flexible Interfacial Layer Enables Bottom-Up Zn Deposition Toward Dendrite-Free Aqueous Zn-Ion Batteries. Nano-Micro Letters 2022. DOI: 10.1007/s40820-022-00921-6

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