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楊劍/汪冬冬AEM：親水和親鋅界面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的低溫?zé)o負(fù)極鋅金屬電池

無負(fù)極電池極大地提高了整體能量密度，但它們需要極高的庫侖效率（CE，>99.7%）才能正常工作。由于與水有關(guān)的寄生反應(yīng)和鋅負(fù)極上的枝晶生長，這在水系電池中變得非常具有挑戰(zhàn)性。

圖1. Cu@AOF的制備過程和結(jié)構(gòu)/組成表征

山東大學(xué)楊劍、汪冬冬等將氟化氫鋁涂在銅箔（Cu@AOF）上來實(shí)現(xiàn)無負(fù)極的水系電池。實(shí)驗結(jié)果和理論計算證實(shí)，AOF對H₂O有很高的吸附親和力，對Zn原子有很低的擴(kuò)散能壘，改善了脫溶劑化過程和表面擴(kuò)散。

同時，AOF表現(xiàn)出較大的Zn²⁺吸附能力，增加了Zn²⁺的局部濃度，調(diào)節(jié)了局部Zn²⁺通量，促進(jìn)了Zn的均勻沉積。

圖2. Zn||Cu@AOF半電池的電化學(xué)性能

受益于上述優(yōu)勢，Cu@AOF在半電池中在10 mA cm^?2的6000次循環(huán)中實(shí)現(xiàn)了99.90%的高平均庫倫效率（CE）。Cu@AOF||Zn_0.5VO₂無負(fù)極全電池表現(xiàn)出創(chuàng)紀(jì)錄的高循環(huán)壽命，在1 A g^?1下可循環(huán)2000次，并且平均CE為99.95%，比此前報道的好得多。

更令人印象深刻的是，無負(fù)極全電池首次可以在?20°C的低溫下運(yùn)行400次循環(huán)，CE值高達(dá)99.94%。總之，這項工作為電極界面的合理工程提供了啟示，以便在低溫下獲得優(yōu)異的性能。

圖3. 無負(fù)極Cu||Zn_0.5VO₂全電池的電化學(xué)性能

Interface Engineering by Hydrophilic and Zincophilic Aluminum Hydroxide Fluoride for Anode-Free Zinc Metal Batteries at Low Temperature. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204388

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