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西湖大學(xué)黃嘉興AM：簡(jiǎn)單溶液浸泡，化學(xué)鈍化穩(wěn)定鋅負(fù)極！

水系鋅離子電池(ZIBs)是電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能的一個(gè)有吸引力的選擇，這對(duì)于將可再生能源與電能基礎(chǔ)設(shè)施整合至關(guān)重要。水系ZIBs的循環(huán)穩(wěn)定性取決于鋅負(fù)極的電化學(xué)可逆性，鋅負(fù)極的電化學(xué)可逆性通常會(huì)因其腐蝕和樹(shù)枝狀鋅沉積而惡化。

西湖大學(xué)黃嘉興等展示了一種簡(jiǎn)單快速的表面鈍化策略，以顯著提高鋅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1 KMnO₄對(duì)各種形式鋅金屬的鈍化

這里將Zn負(fù)極浸泡在KMnO₄溶液中進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，即可得到約65 nm厚的均勻且堅(jiān)固鈍化層，這極大地提高了Zn²⁺沉積/剝離過(guò)程的均勻性，并提高了Zn電極的耐腐蝕性。這種處理與鋅電極的幾何形狀無(wú)關(guān)，并且能夠在復(fù)雜的表面曲率上形成保形和超薄涂層，它使電極能夠承受制備和加工過(guò)程中引入的表面和邊緣缺陷，而且與實(shí)際的電池制造工藝兼容。

圖2 對(duì)稱電池性能

實(shí)驗(yàn)顯示，溶液處理后的Zn電極在1 mA cm^-2和1 mA h cm^-2下的循環(huán)穩(wěn)定性被延長(zhǎng)了約40倍。在Zn||β-MnO₂配置的全電池測(cè)試中，具有鈍化Zn負(fù)極的全電池在1.0 A g^-1的電流密度下循環(huán)300次后，容量保持率為68.7%，而采用未經(jīng)處理Zn負(fù)極的電池在相同條件下只能保留7.4%的容量。

除了KMnO₄處理之外，還可以使用其他試劑在Zn上生長(zhǎng)超薄鈍化層，如含有H₂O₂、鈰或鉬酸鹽的轉(zhuǎn)化溶液。

圖3 全電池性能

Chemical Passivation Stabilizes Zn Anode. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202109872

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