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可充電的水系鋅電池提供了一種低成本的技術(shù)，方便了清潔能源的儲存和利用。然而，鋅的可逆性差，形態(tài)明顯，相互作用復雜，阻礙了它們的實際應(yīng)用。值得注意的是，研究表明，高電流密度會導致鍍鋅/剝離及其平面內(nèi)形貌的高度可逆性，這與人們對質(zhì)量傳輸限制的既定理解相矛盾。

在此，日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所周豪慎研究員、楊慧軍等團隊討論了上述矛盾的現(xiàn)象，并特別關(guān)注其基本機制、現(xiàn)狀和未來的研究方向。除了只關(guān)注鋅電沉積行為外，本文還強調(diào)了被忽視的析氫反應(yīng)（HER）及其與鋅電沉積行為的相互作用的影響。研究發(fā)現(xiàn)，高電流密度操作可以抑制析氫反應(yīng)，并為鋅電沉積保留一個整潔的表面。

此外，作者還認為在低容量下實現(xiàn)的超高鋅可逆性可能會導致數(shù)據(jù)解釋上的誤解，并且遠遠不能滿足高容量鋅電池的標準。因此建議進行全面的分析，將HER和高容量電池測試協(xié)議結(jié)合起來，以獲得可靠的數(shù)據(jù)分析。

圖1. 2 M ZnSO₄電解液中Zn電沉積的形貌演變

鋅的電鍍/剝離效率是衡量可充電鋅電池性能的最關(guān)鍵參數(shù)。本文通過對質(zhì)量輸運限制、經(jīng)典成核理論和廣泛存在的HER理論的綜合討論，闡明了高電流密度下Zn高可逆性的有趣現(xiàn)象。通過強調(diào)HER的重要性，本文假設(shè)高電流密度的操作可以有效地抑制HER和副產(chǎn)物的積累（特別是在低容量Zn電沉積的情況下）。然而，HER預(yù)期的掩蔽效應(yīng)可能導致錯誤的數(shù)據(jù)解釋和水系鋅電池的不健康發(fā)展。

此外，本文還推薦幾種具有高容量和高DOD的電池測試協(xié)議，以方便數(shù)據(jù)解釋并滿足實際要求?？偟膩碚f，作者認為采用一種抑制氫析出的思維方式可能是開發(fā)高容量和高可逆鋅金屬負極的關(guān)鍵。

圖2. 結(jié)合HER考慮鋅電沉積原理的示意圖流程圖

High reversibility at high current: the zinc electrodeposition principle behind the “trick”,Energy & Environmental Science? 2023 DOI:?10.1039/d3ee00925d

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周豪慎/楊慧軍EES：大電流下的高可逆性！“絕招”背后的鋅電沉積原理

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