温大/浙大AFM：原位构建ZnO涂层实现长循环锌金属阳极

2024年3月1日上午10:38 • 顶刊 • 阅读 14

抑制水系锌电池的锌（Zn）阳极中的枝晶生长仍然是一个重大挑战。改性Zn/电解质界面是解决这一问题最有前景的策略之一。

图1. ZnO-Zn阳极的构建及表征

温州大学袁一斐、何坤、浙江大学陆俊等首次原位构建了具有均匀凹面几何形状的纳米级ZnO涂层来改性Zn阳极。研究显示，在ZnO层和Zn箔之间形成的化学键增强了ZnO改性Zn阳极的结构稳定性。

此外，有限元模拟表明，ZnO涂层有利于Zn电极上均匀的电场分布和锌通量。循环后电极的扫描电子显微镜（SEM）图像和原位光学观测清楚地表明，在所设计的ZnO改性Zn阳极上，锌枝晶的生长受到了抑制。

图2. 对称电池性能

因此，受益于上述优势， ZnO-Zn/ ZnO-Zn对称电池在电流密度为5 mA cm⁻²、面容量为1 mAh cm⁻²的情况下显示出1765 h的显著循环稳定性。即使在50 mA cm⁻²的超高电流密度下，它也能在3800次循环中保持稳定运行。这一成功凸显了合理定制的ZnO-Zn阳极的巨大应用潜力。

图3. 锌沉积/剥离过程中的原位光学观测

Long-cycling Zinc Metal Anodes Enabled by an In Situ Constructed ZnO Coating Layer. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202312220

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