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背景与文献简介

锌金属由于其高理论容量和高丰度而成为有前途的负极候选材料，这使得水系锌离子电池（ZIB）成为用于大型电网级的最有前途的储能系统之一。然而，锌金属负极表面上有害的枝晶生长严重抑制了ZIBs的实际应用。为解决这个问题，江南大学付少海老师、香港理工大学费宾老师、美国北卡罗来纳州立大学张向武老师团队在J.Mater.Chem.A期刊上发表了题为“ALiquidMetalAssistedDendrite-FreeAnodeforHighPerformanceZn-IonBatteries”的研究论文，本文提出了一种可扩展的方法，通过在锌负极上引入液态Ga-In-Zn合金作为自愈保护层来防止枝晶形成。既定的液态金属层（LM）作为有效的液态阻挡扩散层，可加速Zn成核速度和电子传输。与传统的固体电极产生的固液界面相比，LM和电解质之间稳定的液液界面具有更好的电荷转移动力学，因此界面电阻显著降低了98.4％。密度泛函理论计算也证实了LM涂层后Zn2+迁移势能的降低。更令人印象深刻的是，由于LM具有高流动性和可变形性，所以可以实现无枝晶的Zn沉积，从而获得次循环的超长循环寿命。因此，本工作提出的这种新型策略，通过抑制枝晶的形成来修饰ZIB中的锌负极，并促进未来的应用，以实现足量长的工作时间。

图文导读

图1.（a）将固态金属负极转变为液态合金负极以抑制枝晶形成的示意图。（b）在2MZn(SO4)2电解质中的Ti和LM

Ti箔上进行的Zn剥离/电镀的CEs。（c）1MZn(SO4)2，Zn(CF3SO3)2，ZnCl2，Zn(CH3COO)2和Zn(NO3)2电解质中LM

Ti箔的CEs。（d）各种浓度（即1、2和3M）的Zn(SO4)2电解质中LM

Ti箔的CEs。

图2.（a）裸Zn板与（b）LM

Zn板与2MZnSO4电解质之间的接触角。（c）在裸Zn和LM

Zn电极上，在1mAcm-2的Zn成核过程中，电压-时间曲线。（d）在-mV过电位下，裸Zn和LM

Zn电极相对于Zn金属参比电极的计时电流图（CAs）。

图3.（a）对称Zn和LM

Zn电池的电化学阻抗谱。（b）在对称的Zn和LM

Zn电池中，在电流密度分别为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0mAcm-2的条件下进行Zn电镀/剥离的电压曲线。（c）Zn和LM

Zn对称电池中，在1mAcm-2和（d）2.5mAcm-2的条件下，锌镀/剥离的电压曲线

图4.（a）电镀/剥离周期之前和之后（b，c）的Zn负极的SEM图像，以及（e）电镀/剥离周期之前和之后（f，g）的LM

Zn负极。（d）循环锌和（h）LM

Zn负极的粗糙度分布。

图5.（a）LM

Zn和Zn负极不同的Zn电镀行为的拟议机制（b）Zn2+从Zn和LM

Zn电极到ZnSO4电解质的扩散路径。（d）从Zn和LM

Zn电极到ZnSO4电解质的Zn离子迁移势能。

图6.（a）LM

Zn//MnO2电池的CV曲线和（b）Zn//MnO2电池在不同扫描速率下的CV曲线。（c）LM

Zn//MnO2和Zn//MnO2电池在1Ag-1时的循环性能。（d）LM

Zn//MnO2和Zn//MnO2电池在不同电流密度下的速率性能。（e）LM

Zn//MnO2电池在5Ag-1的条件下进行次循环的长期循环性能。

总结

综上所述，通过在锌箔上引入LM涂层，为ZIBs设计了一种新颖的自愈负极。由于在LM层和电解质之间建立了电极/电解质界面，因此LM

Zn电极促进了快速的Zn成核行为和快速的电子转移，从而降低了电荷转移电阻和电压滞后，因此增强了Zn电镀行为。此外，由于具有自我修复功能，LM

Zn//MnO2电池通过从根本上抑制锌枝晶的形成，显示了超过次循环的出色稳定性。这种LM策略还可以改善其他类型电池的电极性能，并进一步促进其大规模应用和工业生产。

文献资料

ALiquidMetalAssistedDendrite-FreeAnodeforHighPerformanceZn-IonBatteries，J.Mater.Chem.A，.

DOI：10./D0TAA

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