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可充水系鋅離子電池（ZIBs）由于其高容量、本質(zhì)安全性和低成本而成為一種有前景的大規(guī)模儲能技術(shù)。然而，由于副反應(yīng)和枝晶問題，鋅負(fù)極的可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性較差，這限制了鋅在ZIBs中的利用。

華中科技大學(xué)黃亮等提出了一種鋁摻雜的氧化鋅(AZO)界面相，以提高Zn在高利用率下的耐久性。

華科黃亮Small：具有80%超高利用率的耐用鋅負(fù)極

圖1. AZO@Zn上的Zn沉積過程示意圖及材料表征

由于Zn²⁺通過AZO層的強(qiáng)相互作用，AZO層不僅將Zn負(fù)極與體電解質(zhì)隔離以防止Zn自腐蝕和析氫反應(yīng)（HER），而且還通過減少水合Zn²⁺的去溶劑化消耗來促進(jìn)沉積動力學(xué)。此外，由于AZO的高電導(dǎo)率，負(fù)極表面附近的電場分布可以均勻化，從而實(shí)現(xiàn)均勻的Zn沉積并有效緩解枝晶問題。

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圖2. AZO@Cu/Zn和對稱電池性能

因此，在10 mA cm^-2的電流密度下，AZO涂層的Zn (AZO@Zn)負(fù)極具有600小時的長壽命，Zn利用率為34.1%。值得注意的是，即使在80%的超高Zn利用率下，AZO@Zn仍保持穩(wěn)定循環(huán)超過200小時。

同時，具有有限Zn過量的 V₂O₅/AZO@Zn全電池在2 A g^-1下循環(huán)500次后顯示出86.8%的高容量保持率。這項(xiàng)工作提供了一種簡單有效的策略，以確保Zn負(fù)極在高利用率條件下的可逆性和耐用性，為具有競爭力的能量密度的市售ZIBs提供了廣闊的前景。

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圖3. 全電池性能

Regulating Interfacial Desolvation and Deposition Kinetics Enables Durable Zn Anodes with Ultrahigh Utilization of 80%. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202106441

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