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?中南侯紅帥Nano Energy：多功能氟化碳點(diǎn)人工SEI層實(shí)現(xiàn)超穩(wěn)定鋅陽(yáng)極

穩(wěn)定鋅陽(yáng)極是水系鋅離子電池（ZIBs）的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要解決枝晶生長(zhǎng)、腐蝕、析氫和其他副反應(yīng)等諸多問(wèn)題。要一次性解決這些問(wèn)題，迫切需要開(kāi)發(fā)一種鋅陽(yáng)極保護(hù)層。

圖1. 理論計(jì)算

中南大學(xué)侯紅帥等在鋅陽(yáng)極表面構(gòu)建了帶有三種親鋅基團(tuán)（-C=O、-CHO和-F）的疏水多功能氟化碳點(diǎn)（F-CDs）保護(hù)層。正如預(yù)期的那樣，F(xiàn)-CDs層上的這些親鋅基團(tuán)起到了親鋅位點(diǎn)的作用，從而實(shí)現(xiàn)了鋅的均勻沉積。特別是，-F基團(tuán)可在F-CDs層下原位促進(jìn)ZnF₂的形成，而ZnF₂層通常被視為固態(tài)Zn²⁺導(dǎo)體層，可進(jìn)一步均勻沉積鋅。

此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，F(xiàn)-CDs層與原位生成的ZnF₂界面層相結(jié)合，不僅能綜合解決上述問(wèn)題，還能誘導(dǎo)Zn沉積在優(yōu)選的(002)平面上。

圖2.?半電池性能

因此，在對(duì)稱(chēng)電池中，Zn@F-CDs陽(yáng)極在1 mA cm^-2電流條件下保持了超過(guò)3500小時(shí)的出色循環(huán)壽命。值得注意的是，改性Zn||Cu電池的平均CE值也有所提高（99.32%）。此外，與裸鋅全電池相比，組裝的Zn@F-CDs||NH₄V₄O₁₀全電池的電化學(xué)性能也有所提高。毫無(wú)疑問(wèn)，構(gòu)建疏水和親鋅性F-CDs材料是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鋅陽(yáng)極的有效方法。

圖3.?全電池性能

Multifunctional Fluorinated Carbon Dots Artificial Interface Layer Coupled with in-situ Generated Zn2+ Conductor Interlayer Enable Ultra-stable Zn Anode. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109053

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