中科大Nature子刊：构建坚固的异质结构界面实现无负极锌电池超高容量

水系锌电池具有低成本、长寿命、高安全的特点，是下一代大规模储能电池技术最有力的竞争者。然而锌电池面临的不可控副反应（锌枝晶生长、析氢）以及高N/P和低面容量降低电池能量密度等一系列的问题，阻碍了其商业化发展进程。

在此，中国科学技术大学陈维教授团队等人设计了一种稳定的二维锑/锑锌合金异质结构界面（Sb/Sb₂Zn₃-HI）来调节锌的均匀成核和生长。

由于Sb/Sb₂Zn₃-HI对Zn原子具有较强的吸附作用和均匀的电镀电场，有助于降低Zn成核势垒，从而调节Zn的均相成核和生长。Sb/Sb₂Zn₃-HI包覆的Cu箔（Sb/Sb₂Zn₃HI@Cu）可以实现200 mAh cm⁻²的超高面容量下无锌枝晶生成且具有低过电位和高库伦效率（CE）。

图1. Zn|Zn对称电池及Zn|Sb@Cu非对称半电池的电化学性能

由于无锌负极设计，Zn-Br₂全电池具有高的能量密度以及出色的循环稳定性。值得一提是，500 mAh容量的放大Zn-Br₂电池可以稳定循环400次以上，平均CE为98.5%。

此外，能量为9 Wh (6 V, 1.5 Ah)的Zn-Br₂电池模块可与光伏板集成，以展示实际的可再生能源存储能力。因此，由金属/金属合金异质结构界面设计的无负极电池将为其未来的储能应用带来一场革命。

图2. 大容量Zn-Br₂电池在实际储能中的应用

Constructing robust heterostructured interface for anode-free zinc batteries with ultrahigh capacities, Nature Communications 2023 DOI：10.1038/s41467-022-35630-6

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中科大Nature子刊：构建坚固的异质结构界面实现无负极锌电池超高容量

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