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鋅金屬是一種理想的水系儲能負極，然而，鋅負極存在非均質沉積、低可逆性和枝晶形成等問題；這些導致了全電池中鋅金屬的過度供應。

圖1. 高ZUR對鋅金屬電池的意義以及鋅橫向沉積的定向附著機制

武漢理工大學麥立強、羅雯、吳勁松等設計了一個概念驗證的離子隧道矩陣，由立方型普魯士藍類似物修飾的碳布（PBA@CC）基底組成，其中，間隔良好的PBA納米立方體作為鋅離子隧道，助力高可逆、無鋅枝晶和高鋅利用率（ZUR）的沉積/剝離。

與之前報道的PBA作為各種電荷載體離子的宿主電極不同，這項研究的重點是利用其高度規則、等距的立方體拓撲結構特征的潛力。ZnFe-PBA框架的相鄰等距立方籠之間的距離約為4.96 ?，這與Zn（002）的晶面間距非常相似。

因此，被困在PBA的納米籠中的鋅離子自發地在對基底的法線方向上保持約5 ?的等距排列，并在初始沉積中充當鋅源。

圖2. 半電池性能

結果，即使鋅金屬在每個循環中被完全剝離（100% ZUR），PBA@CC在5 mA cm^-2和0.5 mAh cm^-2的條件下仍顯示出高度可逆的鋅沉積/剝離，平均CE為99.6%，并且長達6600次循環（1320小時）。

另外，負正電極比（N/P）為1.2的低負極限制全電池也可提供214 Wh kg^-1，這大大超過了商業水系電池，并穩定運行360次。這項工作為合理設計深度可充電和高度可逆的金屬負極的基底提供了深入理解。

圖3. 全電池性能

Ion Tunnel Matrix Initiated Oriented Attachment for Highly Utilized Zn Anodes. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202302353

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