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水系鋅離子電池（AZIBs）因其高安全性和成本效益而備受關注，但其實際應用受到鋅枝晶生長和副反應的限制。因此，開發穩定的保護涂層以提高鋅負極的穩定性至關重要。

在此，香港城市大學張文軍、洪果，香港理工大學黃渤龍等人在鋅電極和銅電極上設計了一種多功能納米金剛石(ND)無機層，其既能有效抑制枝晶生長，又能抑制鋅負極腐蝕。研究表明，該人工保護層具有超高的表面能且產生大量的成核位點(1012 cm^?2)，以實現負極均勻的離子通量和電場。此外，電池循環過程中鋅離子優先沉積在具有較低擴散能壘的金剛石表面。

結果顯示，具有Zn-ND負極的對稱電池在1ma cm ^-2下表現出超過3600小時的可逆沉積/剝離行為。此外，MnO₂||Zn全電池在2 A g^?1下循環3500次后仍能保持90%的初始容量，組裝的混合電容器在10 A g^?1下平穩運行65 000次。

圖1. 界面表征

總之，該工作通過設計和制備ND涂層，實現了高穩定性和可逆鋅沉積行為的無枝晶鋅負極。結果顯示，ND涂層不僅提供了機械強度，還顯著提高了鋅負極的循環壽命和庫侖效率，顯著提升了電池性能。因此，ND保護涂層作為抑制Zn負極中枝晶形成和副產物積累的有效策略具有潛在的應用價值。

圖2. 電池性能

Multifunctional Nanodiamond Interfacial Layer for Ultra-Stable Zinc-Metal Anodes, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202401479

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