由于具有出色的安全性和成本效益，因此作為一種前景廣闊的儲能系統(tǒng)，水系鋅離子電池受到了廣泛關(guān)注。然而，枝晶和界面副反應(yīng)等問題限制了它們的實際應(yīng)用。構(gòu)建防腐界面是實現(xiàn)穩(wěn)定鋅負極的有效策略之一。然而，在鋅負極上構(gòu)建均勻的界面仍是一項挑戰(zhàn)。

圖1 Tar-Zn負極的示意圖和特性

中南大學鄭俊超、張霞輝等提出了一種超聲波涂層方法，在鋅負極上構(gòu)建無缺陷的酒石酸鋅薄層（表示為Tar-Zn）。研究顯示，這種方法不僅能加快沉積反應(yīng)的動力學過程，還能及時去除鋅表面吸附的H₂。而H₂會抑制固液界面的置換反應(yīng)，由于H₂的去除，鋅箔可以與酒石酸鹽溶液充分發(fā)生置換反應(yīng)，從而形成無缺陷的功能性保護層。此外，在超聲波的作用下，弱附著層可以從鋅負極表面剝離，從而提高涂層的機械性能。與裸鋅相比，Tar-Zn層具有更高的耐腐蝕性和更高的析氫電位。

圖2 半電池性能

此外，密度泛函理論（DFT）計算證實，Tar-Zn層增強了鋅原子的親和力，有利于鋅的快速沉積，這進一步促進了鋅的快速成核和均勻沉積，最終抑制了枝晶生長。得益于Tar-Zn層，界面副反應(yīng)和枝晶生長得到了緩解，具體來說，在1 mA cm^-2和2 mA cm^-2條件下，采用了Tar-Zn的Zn//Zn電池的循環(huán)穩(wěn)定性分別超過1600小時和1300小時。此外，采用Tar-Zn組裝的Zn//Cu電池和Zn//MnO₂電池均表現(xiàn)出很高的庫倫效率（CE）和循環(huán)穩(wěn)定性。

圖3 全電池性能

Constructing defect-free zincophilic organic layer via ultrasonic coating for anticorrosive and dendrite-free zinc anode. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108810