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為解決不可控的鋅枝晶和嚴重的副反應而構建人工界面層是一個非常理想的策略，但它往往受到有限的Zn²⁺傳輸的阻礙。

中南大學陳立寶、陳月皎等通過對聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜進行碳化處理，在銅集流體上設計了一種具有離子傳導性和電子絕緣性的氟摻雜無定形碳界面層，以用于均勻Zn沉積。

?陳立寶/陳月皎AFM：超穩定鋅負極，全電池循環達2500次！

圖1. 材料制備及表征

這樣的CF層在沉積的鋅和電解液之間起到了保護性人工界面的作用，有效地抑制了枝晶的形成和副反應，從而保證了高界面穩定性。它可以總結為以下幾個優勢：

1）均勻的F原子作為親鋅位點，可調節Zn²⁺通量的均勻分布，并吸引離子遷移；

2）高離子傳導性和電絕緣性保證了CF層下預沉積的金屬鋅，有效抑制了副反應和樹枝狀結晶的形成；

3）由Zn²⁺和F位點形成的部分ZnF₂作為人工固體Zn²⁺導體，進一步引導均勻的Zn沉積；

4）CF層調節Zn成核，使Zn(002)面優先生長，形成平面生長，從而減少Zn與電解液的接觸面積。

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圖2. 半電池性能

因此，基于Zn||CF-Cu的半電池顯示出非凡的循環穩定性，在電流密度為2 mA cm^-2和容量為1 mAh cm^-2的情況下，可循環1900次，CE值高達99%。而且基于CF-Cu@Zn的對稱電池以更低的電壓極化實現了長達2200小時的循環，這幾乎是Cu@Zn的6倍。

此外，與V₂O₅正極匹配的全電池在電流密度為1 A g^-1時表現出≈370 mAh g^-1的可逆容量，并且在1200次循環后容量保持率為89%，CE高達≈100%。即使在3 A g^-1的高電流密度下，基于CF-Cu@Zn的全電池也顯示出2500次循環的優異穩定性?？傊@項工作為設計穩定的無枝晶金屬電池的人工界面層提供了靈感。

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圖3. 全電池性能

A Multifunctional Artificial Interphase with Fluorine-Doped Amorphous Carbon layer for Ultra-Stable Zn Anode. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205600

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