鋅金屬負(fù)極會出現(xiàn)不可控的枝晶和寄生反應(yīng)，這往往需要大厚度的鋅箔，從而導(dǎo)致容量過剩，利用率極低。

圖1 材料制備及表征

中南大學(xué)陳月皎、陳立寶等開發(fā)了一種超薄的Zn復(fù)合負(fù)極（24 μm）。具體而言，這項工作采用真空蒸發(fā)法在銅箔上制備一個穩(wěn)定的疏水層，包括重新聚合的四氟乙烯和碳化成分（表示為(C₂F₄)_n-C@Cu)，以引導(dǎo)Zn²⁺的均勻沉積而不產(chǎn)生枝晶和副反應(yīng)；進(jìn)一步在預(yù)沉積5 mAh cm^-2的鋅后，可以得到厚度為≈24 μm的超薄復(fù)合鋅負(fù)極C₂F₄)_n-C@Cu@Zn。(C₂F₄)_n鏈?zhǔn)笴₂F₄)_n-C@Cu界面具有較低的吸附能，可使電荷在該層下轉(zhuǎn)移更多。

此外，由于其良好的疏水性，該保護(hù)層可以防止H₂O對沉積鋅的破壞。同時，該層中半離子狀態(tài)的氟的存在可以作為親鋅位點來誘導(dǎo)Zn²⁺的快速轉(zhuǎn)移。

圖2 半電池性能

受益于上述優(yōu)勢，C₂F₄)_n-C@Cu電極在2 mA cm^-2的條件下，在3000次循環(huán)中表現(xiàn)出99.6%的高平均CE。以商業(yè)化的20 μm鋅箔為基準(zhǔn)，C₂F₄)_n-C@Cu@Zn負(fù)極實現(xiàn)了更高的穩(wěn)定性（在1 mA cm^-2下1200小時），而20μm鋅箔只有100小時。

此外，當(dāng)與V₂O₅正極配對時，Zn復(fù)合負(fù)極使全電池在2500次循環(huán)后實現(xiàn)了88%的保留率。

圖3 全電池性能

Engineering an Ultrathin and Hydrophobic Composite Zinc Anode with 24 μm Thickness for High-Performance Zn Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202303466