卢锡洪/喻鹏/高兴远AFM：亲锌Cu位点诱导水系电池无枝晶锌负极！

用于下一代水系电池的锌金属通常存在严重的枝晶生长、不利的析氢和自腐蚀，尤其是在碱性电解液中。

中山大学卢锡洪、武汉工程大学喻鹏、广东第二师范学院高兴远等通过将Zn层预沉积在均质的Cu-Zn合金表面(CZ-Zn)，开发了一种用于水系电池的新型超稳定Zn负极。

图1 材料结构与形貌表征

这里首次通过一系列非原位和原位表征以及DFT理论模拟阐明了Cu-Zn合金负极中Cu位点的亲锌性和均匀分布对均匀Zn成核和无枝晶Zn沉积的协同作用。

研究显示，Cu-Zn合金中的亲锌Cu位点可以显著增强Zn²⁺吸附并促进其表面的均匀Zn成核，从而实现了高度可逆的Zn沉积/剥离化学。此外，Cu对析氢反应（HER）的固有惰性和Cu-Zn合金的高脱锌电位可以有效缓解水系电解液中的析氢和Zn腐蚀。

图2 对称电池性能

因此，具有CZ-Zn电极的对称电池在碱性和中性电解液中均表现出优异的循环稳定性，可在2.5 mAh cm^-2下分别稳定运行超过800小时和1600小时，远远超过原始Zn电极。

此外，通过将这种CZ-Zn负极与Ni₃S₂@聚苯胺正极配对，实现了具有超长循环稳定性（5000次循环后容量没有下降）和出色的库仑效率（CE）（100%）的高性能碱性全电池。这项研究阐明了用于最先进水系储能装置的坚固且超稳定Zn负极的设计。

图3 全电池性能

Zincophilic Cu Sites Induce Dendrite-Free Zn Anodes for Robust Alkaline/Neutral Aqueous Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202110829

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/5e11174abd/

卢锡洪/喻鹏/高兴远AFM：亲锌Cu位点诱导水系电池无枝晶锌负极！

相关推荐