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由于其低成本和高安全性，水系鋅離子電池被認為是固定儲能系統(tǒng)的理想候選者。然而，鋅很容易長成枝晶，從而導致電池循環(huán)性能有限和快速失效。

沙特阿卜杜拉國王科技大學Husam N. Alshareef等提出了一種緩解這種枝晶問題的新策略，其中采用選擇性極化的鐵電聚合物材料（聚（偏二氟乙烯-三氟乙烯）（P（VDF-TrFE）））作為鋅負極上的表面保護層。

圖1 裸鋅和涂層鋅上的鋅沉積行為示意圖

由于直流極化過程可以改變聚合物分子的偶極方向，作者選擇性地調(diào)節(jié)極化方向，并將鐵電聚合物的負偶極中心賦予電解質(zhì)側(cè)表面。

這種保護層可以在聚合物涂層和鋅金屬之間提供內(nèi)部靜電場，在聚合物涂層表面誘導局部集中的鋅離子，從而使鋅沿涂層表面水平生長。

圖2 Zn|Zn電池和Zn|Cu電池的電化學性能

因此，采用這種負極的對稱鋅電池在0.2 mA cm^-2和0.2 mAh cm^-2下循環(huán)壽命長達2000小時，并且具有高達15 mA cm^-2的高倍率性能。

此外，基于該負極的全電池（包括Zn-MnO₂電池和鋅離子電容器）已被證明。這項工作為從晶體學角度保護鋅金屬負極提供了一種新的解決方案。

圖3 全電池性能

Controlled Deposition of Zinc Metal Anodes via Selectively Polarized Ferroelectric Polymers. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106937

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阿卜杜拉國王科技大學AM：通過選擇性極化鐵電聚合物控制鋅金屬負極的沉積