具有低成本、高容量、環(huán)保特性的金屬鋅被認(rèn)為是用于水系儲能裝置有吸引力的負(fù)極材料。然而，枝晶生長和嚴(yán)重的副反應(yīng)限制了鋅金屬負(fù)極的發(fā)展。許多三維（3D）主體被廣泛探索以解決這些問題，但將鋅金屬預(yù)存儲到結(jié)構(gòu)化電極中是具有挑戰(zhàn)性的。北京理工大學(xué)陳人杰等首次報道了一種熱灌注策略來制造穩(wěn)定的復(fù)合鋅基負(fù)極。具體而言，這項工作通過采用多孔銅(PCu)主體的一步熔體灌注策略預(yù)存儲鋅金屬來制備復(fù)合負(fù)極。所獲得的PCu@Zn電極具有多層結(jié)構(gòu)、致密和平坦的表面，進(jìn)一步通過整合各種原位/非原位測試技術(shù)的表征，作者發(fā)現(xiàn)復(fù)合負(fù)極由于大的電極/電解液接觸面積和CuZn5合金層能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的沉積/剝離形態(tài)。同時，在金屬鋅表面形成的ZnO層抑制了循環(huán)過程中的析氫反應(yīng)（1.8 mmol h-1 cm-2）和鈍化。結(jié)果，即使在10 mA cm-2的高電流密度下，PCu@Zn//PCu@Zn對稱電池也表現(xiàn)出1000次無枝晶循環(huán)，過電位僅為44 mV。此外，基于PCu@Zn負(fù)極和LiMn2O4（LMO）正極的全電池具有出色的倍率性能（73 mAh g-1），遠(yuǎn)高于裸鋅基電池（54 mAh g-1）。更有希望的是，水系LMO//PCu@Zn軟包電池在300次循環(huán)后仍顯示出超過94 mAh g-1的容量保持。相反，基于裸鋅金屬負(fù)極的類似電池在200次循環(huán)后僅保持68 mAh g-1容量。該研究提出了一種用于水系鋅離子電池的創(chuàng)新鋅負(fù)極結(jié)構(gòu)和可擴(kuò)展的預(yù)儲存金屬鋅方法。
Establishing Thermal Infusion Method for Stable Zinc Metal Anodes in Aqueous Zinc-ion Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202200782
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