江南大学付少海等Adv. Sci.：等离子体表面处理获得无枝晶锌负极

水系锌离子电池（ZIBs）由于其出色的价格和安全优势，是电网规模储能应用最理想的候选者之一。然而，循环过程中锌枝晶的形成和连续的副反应导致了ZIBs严重的不稳定问题。

江南大学付少海、美国北卡罗来纳州立大学Xiangwu Zhang等首次引入了等离子体技术，在锌金属负极上形成氮(N)掺杂界面（表示为 N-Zn），以获得高稳定性ZIBs。

图1 对称电池性能

N₂等离子体通过高能电离氮气轰击可以有效地在裸Zn金属中产生深度氮掺杂。由于Zn²⁺和N之间的强结合力，等离子体诱导的N掺杂Zn电极可以形成均匀的活性位点，以引导均匀的电沉积过程。此外，在N掺杂电极上Zn²⁺迁移的扩散势垒和电荷转移电阻也可以有效地降低。

图2 原位光学显微镜可视化

受益于均匀的成核位点和增强的表面动力学，N-Zn负极在1 mA cm⁻²下表现出极低的过电位（约 23 mV），并且由于界面增强，可以在1 mA cm⁻²下循环超过 3000小时。N-Zn负极的潜在应用也通过引入Zn/MnO2全电池得到证实，该电池在1 A g^-1下具有出色的容量稳定性，可循环2000次。

总的来说，这项工作通过预先引入的活性成核位点为均匀化锌电沉积过程提供了新的基本见解，并为超稳定锌金属负极的界面设计工程提供了新的方向。

图3 不同电极的Zn成核机制和沉积行为

Advanced Zinc Anode with Nitrogen-Doping Interface Induced by Plasma Surface Treatment. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103952

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江南大学付少海等Adv. Sci.：等离子体表面处理获得无枝晶锌负极

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