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陳人杰/謝嫚AM：氮摻雜石墨烯超薄表面涂層實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鋅負(fù)極

由于高體積容量和低氧化還原電位，鋅（Zn）金屬被認(rèn)為是水系鋅離子電池（AZIB）一種非常有前景的負(fù)極。然而，嚴(yán)重的枝晶生長(zhǎng)破壞了電極/電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性，并加速了副反應(yīng)的產(chǎn)生，最終降低了電化學(xué)性能。

北京理工大學(xué)陳人杰、謝嫚等人通過Langmuir-Blodgett方法一步合成氮（N）摻雜的氧化石墨烯（NGO）人工界面膜，以在鋅箔上實(shí)現(xiàn)平行且超薄的界面改性層（≈120 nm）。

由于平行的石墨烯層和N摻雜基團(tuán)的有益親鋅特性，實(shí)現(xiàn)了(002)平面中Zn晶體的定向沉積。同時(shí)，原位微分電化學(xué)質(zhì)譜和原位拉曼測(cè)試證實(shí)，界面處金Zn的定向沉積形貌有效抑制了析氫反應(yīng)和鈍化。

因此，將這種新負(fù)極與LiMn₂O₄正極配對(duì)的軟包電池在合理的放電深度（36%）下保持了出色的能量密度（178次循環(huán)后為164 Wh kg^-1）。這項(xiàng)工作提供了一種簡(jiǎn)便易行的合成方法和深入的機(jī)理分析，以加速高比能AZIBs的應(yīng)用。

圖1 制備及表征

圖2 LMO||NGO@Zn軟包電池性能

Ultrathin Surface Coating of Nitrogen-Doped Graphene Enables Stable Zinc Anodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202101649

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