可充電水系鋅電池因其固有的安全性和低成本而被認為是有前途的下一代儲能設備。然而，由于鋅枝晶不可控的生長以及不可避免的副反應阻礙了其大規(guī)模應用。

在此，北京化工大學于樂，李念武，內蒙古大學郭艷等人報告了基于 Zn/N 摻雜碳中空納米纖維的形成過程，該結構由相互連接的 Zn/N 摻雜碳納米籠（稱為 LRZCF@ZCC）組合而成。其中相互連接的多孔結構減輕了內應力，確保了結構的堅固性。此外，LRZCF@ZCC 通道內部的凹面有利于 Zn²⁺ 成核，從幾何角度引導 Zn 沉積。

同時，分布均勻的金屬鋅和N摻雜的碳物種可作為親鋅位點，降低成核過電位。LRZCF@ZCC 在電池循環(huán)過程中表現(xiàn)出較低的極化和較小的電壓滯后，使用這種獨特結構的對稱電池和全電池都顯示出穩(wěn)定的循環(huán)性能。

圖1. 對電池性能

總之，該工作報告了一種新型三維大孔纖維網作為 ZMAs 的改性材料。碳籠裝飾的氮摻雜無定形鋅碳多孔纖維可作為親鋅框架，對水分離具有微弱的電催化活性。LRZCF@ZCC 保證了在 3 mA cm^-2 的電流密度下穩(wěn)定的鍍鋅/剝離，且穩(wěn)定循環(huán)超過 1200 h。

此外，LRZCF@ZCC-Zn||NVO 全電池在 10 A g^-1 條件下可穩(wěn)定循環(huán)5000 次以上，顯示出較長的使用壽命。因此，該項研究為今后設計穩(wěn)定的 ZMAs提供了思路。

圖2. 全電池性能

Formation of Hierarchical Zn/N-doped Carbon Hollow Nanofibers towards Dendrite-Free Zn Metal Anodes，Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202311038