不均勻的電沉積和較差的耐腐蝕性是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鋅金屬負(fù)極的根本障礙，表面/界面改性是調(diào)節(jié)鋅電極化學(xué)性質(zhì)的有效策略，因此非常需要調(diào)節(jié)Zn的晶體結(jié)構(gòu)以提高Zn金屬負(fù)極的性能。

在此，河北工業(yè)大學(xué)王亞平等人基于對(duì)具有高表面能和低結(jié)合能的Zn原子晶面的選擇性腐蝕，選擇一種簡(jiǎn)單的酸蝕刻方法來實(shí)現(xiàn)Zn的晶體織構(gòu)工程。所獲得的(002)_Zn織構(gòu)Zn電極可以促進(jìn)無枝晶沉積并抑制副反應(yīng)。

用于蝕刻鋅的酸可以產(chǎn)生功能性鋅化合物作為界面物質(zhì)，這些鋅化合物可形成與Zn電極具有強(qiáng)粘附力的界面層，可以增強(qiáng)Zn²⁺ 離子動(dòng)力學(xué)并調(diào)節(jié)沉積/溶解行為。

圖1. 裸鋅與改性鋅負(fù)極的表征

由于增強(qiáng)的耐腐蝕性和改善的鋅沉積/溶解行為，所獲得的鋅化合物@Zn電極與裸鋅相比表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。具有更高織構(gòu)程度和更致密涂層的磷酸鋅@Zn（PPZ@Zn）電極可以在1 mA cm^-2的電流密度下在Zn對(duì)稱電池中穩(wěn)定循環(huán)超過3000小時(shí)。

LiFePO₄/C||PPZ@Zn和CNT/MnO₂||PPZ@Zn全電池也表現(xiàn)出穩(wěn)定的高容量和快速的動(dòng)力學(xué)。這項(xiàng)研究為高性能水系鋅金屬負(fù)極提供了一個(gè)結(jié)合表面和界面改性的新方法。

圖2. 基于改性鋅負(fù)極的全電池的電化學(xué)性能

Stable Zinc Metal Anodes with Textured Crystal Faces and Functional Zinc Compound Coatings, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202106114