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水系鋅電池是一種低成本、高效率的能源設(shè)備。在實驗室規(guī)模的水系鋅電池研究中，不銹鋼（SS）紐扣電池因其簡單靈活而被廣泛用于評估其電化學(xué)性能。

在此，南京大學(xué)周豪慎、筑波大學(xué)楊慧軍等團隊揭示了SS紐扣電池材料中析氫反應(yīng)（HER）以及絕緣層狀雙氫氧化物（LDH）的積累。為了減輕其不利影響，作者采用鈦（Ti）板作為隔膜，它具有抑制析氫反應(yīng)的能力，并可作為屏障防止電解質(zhì)與 SS 材料直接接觸。事實證明，在對照組中引入鈦隔膜后，鋅負極的壽命明顯延長了十倍以上。

圖1. 紐扣電池的SS材料觸發(fā)HER

總之，該工作重點突出兩大主題：首先強調(diào)了水系鋅電池研究中紐扣電池常用的SS材料中存在的嚴重 HER 問題；其次提出了解決這一問題的簡單而有效的方法，即使用鈦隔膜來防止電解質(zhì)與 SS 材料之間的過度接觸。準確解釋電化學(xué)結(jié)果對于推進該領(lǐng)域的研究至關(guān)重要。水系電解質(zhì)與 SS 材料之間的嚴重相互作用可能在決定鋅電池穩(wěn)定性方面起著至關(guān)重要的作用。本研究展示了一個簡單而有效的例子，即使用鈦墊片阻隔鈕扣電池中電解液與 SS 材料之間的過度接觸。

為了保證對水系鋅電池領(lǐng)域的電化學(xué)研究結(jié)果進行細致的解釋，該工作提出以下指導(dǎo)原則：i) 在水系電解質(zhì)中謹慎使用 SS 材料，因為它們可能引發(fā)嚴重的 HER。

考慮到封裝不銹鋼電池結(jié)構(gòu)的便利性及其低廉的生產(chǎn)成本，建議在一般研究中使用鈦墊片，以盡可能減少電解質(zhì)與 SS 外殼的接觸；

減少電解液的使用量，確保電解液只被隔膜吸收，同時避免電解液與 SS 外殼過多接觸；

更有效的解決方案是使用鈦濺射定制 SS 紐扣電池，這種電池既保留了 SS 紐扣電池的優(yōu)點，又完全緩解了 SS 組件產(chǎn)生的 HER。

圖2. 使用鈦隔膜的 Zn 電池的電化學(xué)性能

The pitfall of using stainless steel (SS) coin cell in aqueous zinc battery research, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01678a

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周豪慎/楊慧軍EES：不銹鋼紐扣電池在水系鋅電池研究中的陷阱

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