上海理工/山大AEM：原位构建多功能表面涂层实现先进水系锌-碘电池

水系锌-碘电池(Zn–I₂)在大规模储能系统中显示出巨大的前景。然而，它们的实际应用面临重大挑战，包括枝晶形成、由多碘离子引起的腐蚀以及锌负极侧的其他副反应。

在此，上海理工大学窦世学、柏中朝，山东大学杨剑等人介绍了一种简单有效的锌负极预处理方法，该方法通过锌和氟化亚锡的置换反应产生一种致密耐用的多功能表面层(MSL)。MSL包括在锌金属上的锡(Sn)和ZnF₂相，其中Sn具有良好的锌亲和力和高的析氢超电势，而ZnF₂提供了径向离子迁移的途径。两者都具有与多碘离子的低结合能，防止了界面层的失效。

因此，Zn–I₂电池的性能得到了极大的提高，并在2 A g⁻¹的电流密度下稳定循环20 000次，容量保持率为80%。即使I₂负载增加到8 mg cm⁻²，仍可以稳定循环5000次，容量保持率为94%。

图1. DFT计算

总之，该工作深入探讨了将多功能表面涂层用于Zn||I₂ 电池的可行性最终选择了 Sn-ZnF₂ 作为涂层材料。实验证明，Sn-ZnF₂ 混合涂层具有优异的抗多碘离子腐蚀性能，并有效减缓 HER 和枝晶的形成。在这种混合涂层的保护下，Zn||Zn 对称电池在 2 mA cm^-2 和 1 mAh cm^-2的条件下稳定循环 2800 次，甚至可以承受苛刻的测试条件（20 mA cm^-2，DOD ≈85.56%）。

因此，Zn@Sn-ZnF₂||I₂全电池表现出了令人印象深刻的稳定性，在电流密度为2.0 A g^-1的情况下，可实现长达20 000次循环，容量保持率高达80%。

图2. 电池性能

In situ Construction of Multifunctional Surface Coatings on Zinc Metal for Advanced Aqueous Zinc–Iodine Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303221

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上海理工/山大AEM：原位构建多功能表面涂层实现先进水系锌-碘电池

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