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盡管鋅離子電池已獲得廣泛關注，但它始終受到鋅(Zn)負極不受控制的枝晶生長和嚴重副反應的困擾。

在此，中南大學周江教授，張笑談團隊通過恒流電沉積技術在商業鋅箔的一側設計了一個螺旋生長的三維(3D)ZnCo合金層。與裸Zn的晶面相比，主要暴露在3D螺旋結構側面的ZnCo晶面表現出優越的親鋅性，促進Zn進行自下而上的逐層生長。

在沉積過程中，ZnCo合金層表面通過限制Zn²⁺的擴散行為逐漸變得平坦。組裝的ZnCo//ZnCo對稱電池在5 mA cm^-2的電流密度下穩定運行超過620小時。

此外，ZnCo//NH₄V₄O₁₀軟包電池的初始容量為190 mA h g^?1，并在400次循環后保持81%的高容量保持率。

圖1. ZnCo合金負極的Zn離子沉積行為

總之，該工作通過三步離子交換反應在鋅箔表面構筑了螺旋生長的ZnCo合金層。ZnCo合金層具有獨特的3D結構，通過調節Zn²⁺離子的擴散行為促進了均勻的Zn沉積。此外，親鋅Co位點主要集中在3D結構的邊緣區域，促進了Zn²⁺進行自下而上的逐層Zn生長。同時，ZnCo合金優異的耐腐蝕性可以有效抑制負極表面腐蝕反應的發生，顯著提升其可逆性。

此外，ZnCo//NVO全電池表現出優異的循環穩定性，在5 A g^-1下循環1200次后仍保持92%的容量保持率。因此，該ZnCo負極在實際應用和工業生產方面前景廣闊，為Zn金屬負極的發展提供了新的方向。

圖2. 全電池電化學性能

Spirally Grown Zinc-Cobalt Alloy Layer Enables Highly Reversible Zinc Metal Anodes, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202306101

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周江/張笑談AFM：螺旋生長的鋅鈷合金層可實現高度可逆的鋅金屬負極

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