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?浙大潘慧霖Nano Energy：5C循環(huán)1萬次，高性能鋅金屬全電池！

本質(zhì)上不均勻的鋅沉積-溶解和析氫反應（HER）會導致鋅負極的可逆性差，循環(huán)壽命有限，從而限制了可充水系鋅電池的實際應用。

浙江大學潘慧霖等提出了一種多孔銦（In）涂層與聚丙烯酰胺（PAM）聚合物層的協(xié)同策略，以提供大的HER過電位，同時促進Zn²⁺在電極-電解質(zhì)界面的快速和均勻傳輸。

圖1. ZnSb和ZnIn電極循環(huán)前后的形貌

PAM聚合物涂覆層很容易吸收鋅基電解液，并產(chǎn)生一個原位形成的功能性凝膠電解液涂覆層，增強鋅負極附近的均勻Zn²⁺分布，從而促進鋅電極的出色穩(wěn)定性。通過原位化學置換反應的多孔In涂層被發(fā)現(xiàn)是抑制H₂生成的更有效的涂層，同時像一個穩(wěn)定的金屬篩子一樣提供快速的Zn²⁺傳輸途徑。因此，在嚴苛的條件下，即大的電流密度和高的鋅利用率下，ZnIn-PAM電極的循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯的改善，反應動力學也很出色。

圖2. 半電池性能

結(jié)果，最佳的ZnIn-PAM電極在超高電流密度和面容量（10 mA cm^-2, 10 mAh cm^-2, Zn利用率：57%）下表現(xiàn)出杰出的循環(huán)穩(wěn)定性，在5 mA cm^-2和5 mAh cm^-2（Zn利用率：28.5%）下，僅有約50 mV的過電位，長期使用壽命超過1700 h。

進一步結(jié)合電解二氧化錳正極，全電池在5C下提供了10000次循環(huán)的超長壽命，每循環(huán)的容量衰減率為0.006%。這項工作為探索協(xié)同戰(zhàn)略提供了有用的視角，以解決鋅金屬基水系電池在實際使用中有限的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖3. 全電池性能

Synergetic Control of Hydrogen Evolution and Ion-transport Kinetics Enabling Zn Anodes with High-Areal-Capacity. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107903

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