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盡管具有高比容量、低成本和高安全性的優點，但水系鋅金屬電池（AZMB）的實際應用受到鋅金屬負極的枝晶生長和腐蝕反應的困擾。

圖1. 鋅/電解質界面電化學行為的示意圖

廣東工業大學李成超、葉明暉等通過簡單的水熱法在Zn箔上原位構建了Zn₃(PO₄)·4H₂O保護層(Zn@ZnPO)，并避免了傳統的漿料涂覆工藝，以解決上述問題。研究顯示，ZnPO保護層具有以下優勢：

1）非導電ZnPO膜在調節Zn²⁺離子的均勻分布方面起到了離子篩選作用，避免了Zn枝晶的生長；

2）ZnPO層可確保Zn²⁺離子沉積在其自身下方，并適應循環期間Zn負極的動態體積變化；

3）與裸鋅負極（55.93 kJ mol^?1）相比，Zn@ZnPO較低的去溶劑化活化能為35.25 kJ mol^?1，因此有助于溶劑化[Zn(H₂O)₆]²⁺的脫水，從而改善AZMB的轉移動力學；

4）致密的ZnPO層能夠顯著排斥水分子，抑制Zn金屬負極的腐蝕和鈍化。

圖2. 半電池性能

得益于這些優勢，基于Zn@ZnPO的電池在面積容量為1mAh cm^?2和5mA cm^?2電流密度情況下，經過1976小時后顯示出≈57.3mV的低電壓滯后。在相同的測試條件下，Cu//Zn@ZnPO半電池在927次循環內提供了99.8%的平均CE。

此外，與商用V₂O₅或MnO₂正極配對，Zn@ZnPO// V₂O₅和Zn@ZnPO// MnO₂全電池相較于裸鋅全電池表現出更低的電壓極化和優異的循環穩定性。

圖3. 全電池性能

Regulation of Ionic Distribution and Desolvation Activation Energy Enabled by In Situ Zinc Phosphate Protective Layer toward Highly Reversible Zinc Metal Anodes. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202208230

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李成超/葉明暉AFM：原位保護層同時調節鋅金屬負極的離子分布和脫溶活化能

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