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吳忠?guī)?董琰峰EEM：石墨烯結(jié)合泡沫鋅獲得無枝晶水系鋅離子電池負極

具有本質(zhì)安全性的水系鋅離子電池（ZIBs）在便攜式設(shè)備中具有巨大潛力，但其循環(huán)壽命有限，這主要是由于鋅負極的嚴(yán)重枝晶生長和不可避免的副反應(yīng)造成的。

中科院大連化物所吳忠?guī)?、東北大學(xué)董琰峰等通過在泡沫鋅骨架上界面組裝還原氧化石墨烯（rGO），以及隨后的機械壓縮和干燥過程，開發(fā)了一種長期且無枝晶的石墨烯互穿鋅(GiZn)雜化箔負極。

圖1. GiZn雜化箔的制備及表征

制成的GiZn雜化箔作為高性能ZIBs負極時具有以下優(yōu)勢：首先，具有良好潤濕性的高導(dǎo)電性rGO層賦予混合負極在沉積/剝離過程中快速的離子/電子轉(zhuǎn)移；其次，rGO納米片中豐富的親鋅位點以及rGO和Zn之間的低晶格失配共同推動了在0.5到10 mA cm^-2各種電流密度下均勻和水平的Zn沉積；第三，rGO凝膠/Zn泡沫內(nèi)部剩余的孔隙和內(nèi)部空間可以容納更多的Zn²⁺，從而可以承受高30 mAh cm^-2的超高面積容量。

圖2. 對稱電池性能

因此，基于GiZn的對稱電池表現(xiàn)出降低的30.4 mV電壓滯后，并在0.5 mA cm^-2和0.5 mAh cm^-2下的循環(huán)壽命長達792小時。GiZn負極可以與MnO₂正極配對，得到的GiZn||MnO₂全電池在8 C時表現(xiàn)出卓越的倍率容量（168.5 mAh g^-1），優(yōu)于純鋅箔負極（72.7 mAh g^-1 ）。因此，GiZn雜化箔負極有助于為高性能ZIBs用二維材料互穿鋅雜化箔負極的合理構(gòu)造提供依據(jù)。

圖3. Zn||MnO₂電池性能

Manipulating Horizontal Zn Deposition with Graphene Interpenetrated Zn Hybrid Foils for Dendrite-Free Aqueous Zinc Ion Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12423

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