图1

Zn阳极在(a)常规Zn²⁺电解质和(b)含有ZCD的功能性Zn²⁺电解质中的界面反应示意图。BE：基准ZnSO₄电解质，ISE：无机纳米粒子悬浮电解质。

图2

(a)对称Zn||Zn电池的长循环性能。(b)电化学阻抗谱(EIS)曲线。(c)以5 mA cm^-2循环后容量为2.5 mAh cm^-2的Zn电极的激光共焦扫描显微镜图像。(d)BE和ISE中不对称Zn||Ti电池的库仑效率；插图是所选周期的相应电压曲线。(e)循环后钛和锌电极表面上锌沉积物的XRD结果。(f)在5.0 mA cm^-2下操作的透明电池中锌镀层行为的原位光学显微镜照片。(g)使用三电极系统在BE和ISE中测试塔菲尔图。(h)三电极器件中Zn电极在2 mV s^-1下的LSV曲线。

图3

(a)Zn/Zn对称电池在0.5 mA/cm²充放电状态下的DEMS曲线。(b)不同工序中氢气的析出量。在扫描速率为1 mV/s的整个充放电状态期间，(c)BE和(d)ISE在不同电压下的三维原位拉曼光谱。(e)BE(左)和ISE(右)中5 mA cm^-2恒定电流下Zn²⁺沉积过程中的拉曼强度变化图。

图4

(a)通过DFT计算得到的不同H₂O结构的LUMO能级。(b)不同H₂O结构分别在ZCD的Zn、羟基和羧基的(002)晶面上的吸附能比较。

图5

ATR-SEIRAS光谱随(a)BE和(b)ISE系统潜力的变化。比较选定的ATR-SEIRAS光谱：(c)-0.55 V至-1.05 V和(d)-1.065 V至-1.2 V。(e)界面H₂O分子的O-H拉伸模式的电势依赖性群体。

图6

Zn||AC混合超级电容器的(a)倍率性能和(b)长期循环。Zn||V₂O₅电池的(c)倍率性能和(d)长期循环性能。

A High-performance Zinc Anode Enabled by Carbon Quantum Dots with H₂O-Structure-Regulating Capabilities

Jie Zhang，Zhiwei Zhao*，Zhi Yang，Yazhou Chen，Guiming Zhong，Limin Guo*，Zhangquan Peng*

文章来源：水系能源

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