​华科大李会巧Angew.：10nm超薄无机分子晶体界面层稳定锌负极

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​华科大李会巧Angew.：10nm超薄无机分子晶体界面层稳定锌负极
锌金属负极在循环过程中会出现枝晶生长和副反应，这大大降低了水系锌金属电池的使用寿命。
​华科大李会巧Angew.：10nm超薄无机分子晶体界面层稳定锌负极
图1 锌沉积的原位 OM 观测
华中科技大学李会巧等引入了10纳米的超薄分子晶体Sb2O3层作为锌负极的界面层。由于无机分子晶体的范德华相互作用很弱，因此可以通过简单的热蒸发方法获得超平整和高质量的界面层。原位光学显微镜证实，Sb2O3层实现了均匀的层下锌沉积，而传统的WO3层则导致了不可控的层上沉积。
同时，电化学原子力显微镜清楚地显示，超薄Sb2O3界面层能有效抑制锌沉积的尖端生长。这种卓越的调节能力与表面良好的电子阻挡能力和低锌亲和性有很大关系。
​华科大李会巧Angew.：10nm超薄无机分子晶体界面层稳定锌负极
图2 理论模拟和电化学分析
此外，Sb2O3独特的无悬键分子晶体结构使Zn可以穿过界面层沉积在界面层之下，而Zn则倾向于直接沉积在相同厚度的WO3层上。得益于Sb2O3层的优势，锌负极可以稳定地循环2800小时以上，远远长于裸锌负极（72 小时），甚至长于采用100 纳米厚WO3层的负极（900小时）。这些结果表明，无机分子晶体材料可以成为有效稳定锌负极的超薄界面层的新候选材料。
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图3 Zn||Zn和Zn||Cu电池性能
An Ultrathin Inorganic Molecular Crystal Interfacial Layer for Stable Zn Anode. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202309765

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