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?韓偉強/應杭君NML：自支撐碳纖維界面層助力154.3 Wh/kg水系鋅離子電池

水系可充鋅離子電池因其高安全性、高能量密度、低成本和環(huán)境友好等明顯優(yōu)勢而被視為鋰離子電池的競爭替代品。然而，鋅枝晶和不良副反應等深層次問題嚴重阻礙了其實際應用。

浙江大學韓偉強、應杭君等提出了一種由多囊碳纖維(MCF)組成的自支撐鋅電解質(zhì)界面層，以調(diào)節(jié)鋅負極的沉積/剝離行為。

圖1. 材料表征

具有高電解液吸收率的電子導電MCFs層有效地均勻了界面電場并抑制了Zn²⁺流動的二維擴散，從而賦予負極低過電位和均勻的Zn沉積。此外，原位/非原位沉積觀察和理論計算證實，MCFs和Zn²⁺之間的適度親和力會促進Zn/MCFs界面自下而上且均勻地沉積Zn，從而實現(xiàn)高容量沉積。

圖2. 半電池性能

因此，Zn@MCFs對稱電池可以在5 mAh cm^-2的情況下保持工作長達1500小時。在Zn@MCFs||MnO₂電池中，MCFs界面層的可行性也得到了證實。值得注意的是，Zn@MCFs||α-MnO₂電池在1 A g^-1時具有236.1 mAh g^-1的高比容量，并具有出色的穩(wěn)定性，在600次循環(huán)后具有82.8%的容量保持率。

更值得注意的是Zn@MCFs||α-MnO₂軟包電池可提供154.3 Wh/kg的能量密度，并且穩(wěn)定地循環(huán)超過250次。顯然，作者已經(jīng)證明了MCFs在水系鋅離子電池中改性鋅負極的可行性，作者相信這項工作將啟動自支撐界面層在金屬基負極改性中的研究。

圖3. 全電池性能

Freestanding and Flexible Interfacial Layer Enables Bottom-Up Zn Deposition Toward Dendrite-Free Aqueous Zn-Ion Batteries. Nano-Micro Letters 2022. DOI: 10.1007/s40820-022-00921-6

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