鋅金屬電極的理論容量高達(dá)820 mAh g^-1，被視為下一代充電電池的理想候選材料。然而，不可避免的析氫反應(yīng)、難以控制的枝晶生長和嚴(yán)重的鈍化反應(yīng)很大程度上阻礙了其實際應(yīng)用。

圖1 聚合物-合金雜化人工層的設(shè)計

河南大學(xué)陳沖、申志濤、劉英等通過將一種含有SnSb納米顆粒和Nafion（NFSS）的新型聚合物-合金雜化人工層沉積在鋅金屬表面，開發(fā)了適用于水系鋅基電池的穩(wěn)健負(fù)極。具體而言，通過金屬鹽溶液（SnCl₂+SbCl₃）與鋅之間的簡單置換反應(yīng)以及隨后的Nafion層旋鑄，NFSS層很容易在鋅表面形成。

研究顯示，均勻且親鋅的SnSb（SS）納米顆?？蒒afion-SnSb鍍層鋅（NFSS@Zn）電極內(nèi)提供充分的傳輸通道和大量的Zn²⁺成核位點，使其具有高Zn²⁺導(dǎo)電性和低成核能壘。同時，柔軟的Nafion聚合物能強化SS層與鋅金屬負(fù)極的界面接觸，并選擇性地屏蔽陰離子和游離H₂O，使NFSS@Zn電極具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)完整性和抗腐蝕能力，并減輕了界面副反應(yīng)。

圖2 對稱電池性能

因此，在1 mA cm^-2電流條件下，NFSS@Zn電極具有超過1500小時的長循環(huán)壽命和超低的電壓滯后（25 mV）。同時，當(dāng)與MnO₂正極配對時，制備的全電池也能在3 A g^-1的條件下穩(wěn)定運行1000次循環(huán)，容量保持率超過71.8%?？傮w而言，這項研究為提高鋅陽極的性能提供了一種啟發(fā)式方法。

圖3 全電池性能

Regulated Zn Plating and Stripping by a Multifunctional Polymer-Alloy Interphase Layer for Stable Zn Metal Anode. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202303343