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金屬鋅負極在水溶液中的熱力學穩定性差和電化學動力學緩慢極大地阻礙了其實際應用。為了解決這些問題，迄今為止，已經開發了各種親鋅表面改性策略，可以促進可逆的鍍鋅/剝離行為。然而，在選擇親鋅位點時，仍然缺乏對熱力學慣性和動力學親鋅指標的系統和基本理解。

在此，復旦大學晁棟梁教授團隊首次通過優化不同的異質金屬(Fe、Co、Ni、Sn、Bi、Cu、Zn等)和合成溶劑(乙醇、乙二醇、n-丙醇等)對異質金屬界面進行了優先排序。

具體來說，理論模擬和實驗結果表明，Bi@Zn界面同時具有熱力學慣性和動力學親鋅性。從熱力學的角度看，Bi@Zn界面極大地抑制了副反應。

從動力學角度看，電化學循環過程中親鋅Bi和原位形成的Zn-Bi合金固溶體界面在空間上約束了Zn的均勻生長，有效促進了Zn沉積動力學。

圖1. 界面的電化學分析

總之，本文提出了一種在更實用的指標中優先確定親鋅位點的最佳實踐。作為概念證明，Bi@Zn負極可提供超低的超電勢，在10 mA cm^-2的高倍率下ca.55 mV，循環壽命超過4700次。

因此，為異質金屬界面精心設計的“熱力學慣性和動力學親金屬”指標可以衡量其他金屬電池的成功與否。同時這項工作能夠指導異質金屬界面的合理選擇和設計，為其他金屬電池的設計提供參考。

圖2. Bi@Zn界面的原位熱成像和顯微演變

Prioritizing Hetero-Metallic Interfaces via Thermodynamics Inertia and Kinetics Zincophilia Metrics for Tough Zn-based Aqueous Batteries, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202209288

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