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由于剝離后鋅（Zn）負極上電場的不均勻分布，水系鋅離子電池在重復循環(huán)過程中，嚴重的不可控Zn枝晶生長一直是一個巨大的挑戰(zhàn)。

在此，中南大學王海燕教授、孫旦副教授等人展示了一種全新的成核機制，通過將高價陽離子（Ce³⁺，La³⁺）引入電解液中以均勻電場并調(diào)節(jié)鋅沉積行為。

詳細的表面形貌演化研究表明，通過陽離子添加劑的優(yōu)先吸附，Zn的成核機制從原始電解液中的瞬時成核轉(zhuǎn)變?yōu)闈u進成核，從而導致穩(wěn)定的鋅剝離/電鍍行為。

圖1. 基于兩種電解液的Zn對稱電池的電化學性能

因此，基于含0.01 M Ce₂(SO4)₃的電解液的Zn對稱電池可在5 A g^-1下以較低的電壓滯后 (83.3 mV) 循環(huán)700 h以上，明顯優(yōu)于含原始電解液的電池（282 h）。

此外，設計的Zn//NaV₃O₈·1.5H₂O全電池在5 A g^-1下250次循環(huán)后的容量保持率（87.0%）也高于原始電解液中的容量保持率（68.1%）。這項工作為陽離子吸附對鋅成核的影響提供了全新而深入的見解。

圖2. 基于兩種電解液的Zn//NaV₃O₈·1.5H₂O全電池的電化學性能

Progressive nucleation mechanism enables stable zinc stripping-plating behavior, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01861B

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中南王海燕/孫旦EES: 漸進成核機制實現(xiàn)穩(wěn)定的鍍鋅/剝離行為