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用于下一代水系電池的鋅金屬通常存在嚴重的枝晶生長、不利的析氫和自腐蝕，尤其是在堿性電解液中。

中山大學盧錫洪、武漢工程大學喻鵬、廣東第二師范學院高興遠等通過將Zn層預沉積在均質的Cu-Zn合金表面(CZ-Zn)，開發了一種用于水系電池的新型超穩定Zn負極。

圖1 材料結構與形貌表征

這里首次通過一系列非原位和原位表征以及DFT理論模擬闡明了Cu-Zn合金負極中Cu位點的親鋅性和均勻分布對均勻Zn成核和無枝晶Zn沉積的協同作用。

研究顯示，Cu-Zn合金中的親鋅Cu位點可以顯著增強Zn²⁺吸附并促進其表面的均勻Zn成核，從而實現了高度可逆的Zn沉積/剝離化學。此外，Cu對析氫反應（HER）的固有惰性和Cu-Zn合金的高脫鋅電位可以有效緩解水系電解液中的析氫和Zn腐蝕。

圖2 對稱電池性能

因此，具有CZ-Zn電極的對稱電池在堿性和中性電解液中均表現出優異的循環穩定性，可在2.5 mAh cm^-2下分別穩定運行超過800小時和1600小時，遠遠超過原始Zn電極。

此外，通過將這種CZ-Zn負極與Ni₃S₂@聚苯胺正極配對，實現了具有超長循環穩定性（5000次循環后容量沒有下降）和出色的庫侖效率（CE）（100%）的高性能堿性全電池。這項研究闡明了用于最先進水系儲能裝置的堅固且超穩定Zn負極的設計。

圖3 全電池性能

Zincophilic Cu Sites Induce Dendrite-Free Zn Anodes for Robust Alkaline/Neutral Aqueous Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202110829

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盧錫洪/喻鵬/高興遠AFM：親鋅Cu位點誘導水系電池無枝晶鋅負極！

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