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基于鋅粉的負(fù)極有望用于大規(guī)模生產(chǎn)柔性鋅離子電池，但枝晶生長和副反應(yīng)等缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了其廣泛應(yīng)用。

圖1 ZP-Grad電極的制備與表征

西北工業(yè)大學(xué)官操等為柔性鋅離子電池簡(jiǎn)便地構(gòu)建了一種具有梯度粒度和孔隙率的自支撐鋅粉基負(fù)極（ZP-Grad）。

研究顯示，鋅粉的粒度和電極孔隙率沿深度方向減小，產(chǎn)生了沿孔隙深度自下而上的梯度離子通量，并在表面形成了均勻的局部電流分布，從而實(shí)現(xiàn)了鋅的自下而上沉積和自上而下剝離行為，防止了臭名昭著的”枝晶生長”。

此外，電極上的梯度孔隙率還能有效保持結(jié)構(gòu)的完整性并緩解應(yīng)力集中，從而抑制長期鋅沉積/剝離過程中死鋅的產(chǎn)生。

圖2 ZP-Grad電極的電化學(xué)性能

因此，柔性梯度鋅粉負(fù)極可以在1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2的條件下穩(wěn)定循環(huán)1250小時(shí)，即使在 5 mA cm^-2/5 mAh cm^-2的高電流/容量條件下，也能達(dá)到130小時(shí)的長壽命，超過了非梯度負(fù)極和之前報(bào)道的大多數(shù)基于鋅粉的負(fù)極。

此外，作者還展示了一種具有長循環(huán)穩(wěn)定性的柔性鋅離子電池，這為將鋅粉基負(fù)極用于柔性儲(chǔ)能設(shè)備帶來了巨大前景。

圖3 全電池的電化學(xué)性能

A High-Capacity Gradient Zn Powder Anode for Flexible Zn-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301741

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西工大官操AEM：基于高容量梯度鋅粉負(fù)極的柔性鋅離子電池

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