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?華工楊成浩/浙大陸俊AM：基于親鋅疏水保護(hù)層的高穩(wěn)定鋅金屬陽極

鋅金屬是最有前景的水系電池負(fù)極材料之一，但其難以控制的枝晶生長和水引起的寄生反應(yīng)嚴(yán)重影響了其循環(huán)壽命和庫侖效率（CE）。

圖1.?不同電解質(zhì)中Zn沉積行為的示意

華南理工大學(xué)楊成浩、浙江大學(xué)陸俊等提出了一種同時(shí)具有親鋅和疏水單元的非離子兩性添加劑Tween-20（簡稱 TW20）。研究顯示，TW20的親鋅片段優(yōu)先吸附在鋅陽極上，而疏水片段則暴露在電解液一側(cè)，形成一個(gè)面向電解液的疏水層，使陽極免受活性水分子的影響。此外，理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TW20添加劑能夠通過吸附在其他晶面上來誘導(dǎo)（002）晶面的優(yōu)先生長，從而實(shí)現(xiàn)高度可逆和無枝晶的鋅陽極。

圖2.?半電池性能

結(jié)果，在1.0 mA cm^-2/1.0 mAh cm^-2和5 mA cm^-2/5 mAh cm^-2條件下分別穩(wěn)定循環(huán)超過2500小時(shí)和500小時(shí)，以及在1.0 mA cm^-2/1.0 mAh cm^-2條件下平均CE高達(dá)99.4%的高可逆性。

此外，與二氧化錳配對(duì)的全電池在500 mA g^-1的條件下可循環(huán)使用700多次，顯示出較長的使用壽命?？傮w而言，這項(xiàng)研究有望提供一種新的方法來調(diào)節(jié)鋅電極界面化學(xué)，從而在水系鋅離子電池中獲得高度穩(wěn)定的鋅陽極。

圖3.?Zn//MnO2全電池性能

Polymer Molecules Adsorption-Induced Zincophilic-Hydrophobic Protective Layer Enables Highly Stable Zn Metal Anodes. Advanced Materials 2024. DOI: 10.1002/adma.202312924

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