ACS Energy Lett.：洞察无枝晶锌金属负极表面亲水性的关键作用

锌金属负极的长期问题，例如臭名昭著的锌枝晶生长以及连续的副反应和腐蚀反应，阻碍了水系锌离子电池(ZIBs)的商业化。

韩国工业技术研究院（KITECH）Chanhoon Kim等人证明Zn沉积形态与Zn负极的表面亲水性密切相关，增强的表面亲水性允许更均匀的Zn²⁺通量穿过Zn表面，从而导致均匀的Zn沉积和成核而没有枝晶生长。

了解上述考虑后，作者通过构建薄而亲水的人工固体电解质界面(SEI)层成功地稳定了Zn负极。通过简单且可扩展的浸涂方法在Zn负极表面上进行（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）的共形硅烷化可以形成薄（~500 nm）、亲水和高度均匀的人造SEI层。

人工SEI层不仅有效地消除了枝晶生长，而且还抑制了寄生副反应和腐蚀反应，即使在非常高的面电流密度和容量（20 mA cm^–2/ 5 mAh cm^–2）。因此，实现了高度耐用的循环稳定性（1 A g^-1下3000次循环）。

图1 不同的Zn沉积形貌及示意图

更重要的是，作者进一步证实了该方法的可扩展性。通过相同的简单浸涂方法在扩大的Zn负极（176 cm²）上成功形成了人造SEI层，其有助于实现具有68 mAh极高标称容量和在1 A g^-1下循环300次后容量保持率为94%的大型全电池。

这项工作的研究结果为通过可扩展的方法稳定锌负极提供了深入的见解，并为开发具有可靠性能的大规模水系储能系统做出了重大贡献。

图2 大型全电池性能

Insight into the Critical Role of Surface Hydrophilicity for Dendrite-Free Zinc Metal Anodes. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01521

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ACS Energy Lett.：洞察无枝晶锌金属负极表面亲水性的关键作用

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