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?華科大李會(huì)巧Angew.：10nm超薄無機(jī)分子晶體界面層穩(wěn)定鋅負(fù)極

鋅金屬負(fù)極在循環(huán)過程中會(huì)出現(xiàn)枝晶生長和副反應(yīng)，這大大降低了水系鋅金屬電池的使用壽命。

圖1 鋅沉積的原位 OM 觀測(cè)

華中科技大學(xué)李會(huì)巧等引入了10納米的超薄分子晶體Sb₂O₃層作為鋅負(fù)極的界面層。由于無機(jī)分子晶體的范德華相互作用很弱，因此可以通過簡單的熱蒸發(fā)方法獲得超平整和高質(zhì)量的界面層。原位光學(xué)顯微鏡證實(shí)，Sb₂O₃層實(shí)現(xiàn)了均勻的層下鋅沉積，而傳統(tǒng)的WO₃層則導(dǎo)致了不可控的層上沉積。

同時(shí)，電化學(xué)原子力顯微鏡清楚地顯示，超薄Sb₂O₃界面層能有效抑制鋅沉積的尖端生長。這種卓越的調(diào)節(jié)能力與表面良好的電子阻擋能力和低鋅親和性有很大關(guān)系。

圖2 理論模擬和電化學(xué)分析

此外，Sb₂O₃獨(dú)特的無懸鍵分子晶體結(jié)構(gòu)使Zn可以穿過界面層沉積在界面層之下，而Zn則傾向于直接沉積在相同厚度的WO₃層上。得益于Sb₂O₃層的優(yōu)勢(shì)，鋅負(fù)極可以穩(wěn)定地循環(huán)2800小時(shí)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于裸鋅負(fù)極（72 小時(shí)），甚至長于采用100 納米厚WO₃層的負(fù)極（900小時(shí)）。這些結(jié)果表明，無機(jī)分子晶體材料可以成為有效穩(wěn)定鋅負(fù)極的超薄界面層的新候選材料。

圖3 Zn||Zn和Zn||Cu電池性能

An Ultrathin Inorganic Molecular Crystal Interfacial Layer for Stable Zn Anode. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202309765

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