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?梁漢鋒/朱運(yùn)培Nano Letters：具有選擇性 Zn2+/H+結(jié)合的AgxZny保護(hù)涂層可實(shí)現(xiàn)可逆鋅負(fù)極

鋅(Zn)金屬負(fù)極在經(jīng)典的水系電解質(zhì)中會(huì)發(fā)生枝晶生長(zhǎng)和析氫反應(yīng)(HER)，這嚴(yán)重限制了其使用壽命。

在此，廈門大學(xué)梁漢鋒副教授&阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)朱運(yùn)培團(tuán)隊(duì)等人合理設(shè)計(jì)AgxZny保護(hù)涂層，選擇性結(jié)合Zn²⁺而不是H⁺，以同時(shí)調(diào)節(jié)Zn生長(zhǎng)模式和HER動(dòng)力學(xué)。具體而言，通過(guò)調(diào)整AgxZny涂層的成分，可以將Zn沉積行為從傳統(tǒng)的電鍍/剝離(在Zn-AgZn₃鍍層上)調(diào)整到合金化/脫合金化(在Ag-AgZn鍍層上)，從而精確控制Zn的生長(zhǎng)模式。此外，Ag和Zn的協(xié)同作用進(jìn)一步抑制了競(jìng)爭(zhēng)性HER。

圖1. 基于AgxZny保護(hù)涂層的電化學(xué)性能

總之，本文提出通過(guò)合理利用合金化/脫合金反應(yīng)設(shè)計(jì)AgxZny保護(hù)涂層增強(qiáng)鋅負(fù)極的可逆性。具體來(lái)說(shuō)，該工作使用具有可控微觀結(jié)構(gòu)和成分的磁控濺射銀基涂層對(duì)鋅負(fù)極進(jìn)行了改性。研究發(fā)現(xiàn)Ag-AgZn涂層可以通過(guò)循環(huán)過(guò)程中的可逆合金化/脫合金過(guò)程有效抑制Zn枝晶生長(zhǎng)和HER。因此，Ag-AgZn@Zn對(duì)稱電池在1 mA/mAh cm^-2下具有超過(guò)2100小時(shí)的長(zhǎng)循環(huán)壽命。

此外，使用MnO₂和MVO正極的全電池表現(xiàn)較高的穩(wěn)定性。因此，本文的合金化策略可以同時(shí)調(diào)節(jié)副反應(yīng)和鍍鋅/剝離的動(dòng)力學(xué)，為實(shí)現(xiàn)高性能和可持續(xù)的水系鋅電池以及多價(jià)金屬離子電池提供了新策略。

圖2. Zn-AgZn₃@Zn的作用機(jī)制

AgxZny Protective Coatings with Selective Zn2+/H+ Binding Enable Reversible Zn Anodes,?Nano Letters?2023 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01706

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