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水系鋅離子電池（AZIBs）因其高安全性和成本效益而備受關(guān)注，但其實際應(yīng)用受到鋅枝晶生長和副反應(yīng)的限制。因此，開發(fā)穩(wěn)定的保護涂層以提高鋅負極的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

在此，香港城市大學(xué)張文軍、洪果，香港理工大學(xué)黃渤龍等人在鋅電極和銅電極上設(shè)計了一種多功能納米金剛石(ND)無機層，其既能有效抑制枝晶生長，又能抑制鋅負極腐蝕。研究表明，該人工保護層具有超高的表面能且產(chǎn)生大量的成核位點(1012 cm^?2)，以實現(xiàn)負極均勻的離子通量和電場。此外，電池循環(huán)過程中鋅離子優(yōu)先沉積在具有較低擴散能壘的金剛石表面。

結(jié)果顯示，具有Zn-ND負極的對稱電池在1ma cm ^-2下表現(xiàn)出超過3600小時的可逆沉積/剝離行為。此外，MnO₂||Zn全電池在2 A g^?1下循環(huán)3500次后仍能保持90%的初始容量，組裝的混合電容器在10 A g^?1下平穩(wěn)運行65 000次。

圖1. 界面表征

總之，該工作通過設(shè)計和制備ND涂層，實現(xiàn)了高穩(wěn)定性和可逆鋅沉積行為的無枝晶鋅負極。結(jié)果顯示，ND涂層不僅提供了機械強度，還顯著提高了鋅負極的循環(huán)壽命和庫侖效率，顯著提升了電池性能。因此，ND保護涂層作為抑制Zn負極中枝晶形成和副產(chǎn)物積累的有效策略具有潛在的應(yīng)用價值。

圖2. 電池性能

Multifunctional Nanodiamond Interfacial Layer for Ultra-Stable Zinc-Metal Anodes, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202401479

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?港城大/港理工AEM：多功能納米金剛石界面層穩(wěn)定鋅負極

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