复旦大学晁栋梁团队，最新AM!

金属锌负极在水溶液中的热力学稳定性差和电化学动力学缓慢极大地阻碍了其实际应用。为了解决这些问题，迄今为止，已经开发了各种亲锌表面改性策略，可以促进可逆的镀锌/剥离行为。然而，在选择亲锌位点时，仍然缺乏对热力学惯性和动力学亲锌指标的系统和基本理解。

在此，复旦大学晁栋梁教授团队首次通过优化不同的异质金属(Fe、Co、Ni、Sn、Bi、Cu、Zn等)和合成溶剂(乙醇、乙二醇、n-丙醇等)对异质金属界面进行了优先排序。

具体来说，理论模拟和实验结果表明，Bi@Zn界面同时具有热力学惯性和动力学亲锌性。从热力学的角度看，Bi@Zn界面极大地抑制了副反应。

从动力学角度看，电化学循环过程中亲锌Bi和原位形成的Zn-Bi合金固溶体界面在空间上约束了Zn的均匀生长，有效促进了Zn沉积动力学。

图1. 界面的电化学分析

总之，本文提出了一种在更实用的指标中优先确定亲锌位点的最佳实践。作为概念证明，Bi@Zn负极可提供超低的超电势，在10 mA cm^-2的高倍率下ca.55 mV，循环寿命超过4700次。

因此，为异质金属界面精心设计的“热力学惯性和动力学亲金属”指标可以衡量其他金属电池的成功与否。同时这项工作能够指导异质金属界面的合理选择和设计，为其他金属电池的设计提供参考。

图2. Bi@Zn界面的原位热成像和显微演变

Prioritizing Hetero-Metallic Interfaces via Thermodynamics Inertia and Kinetics Zincophilia Metrics for Tough Zn-based Aqueous Batteries, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202209288

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