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水系鋅離子電池（ZIBs）由于其出色的價格和安全優勢，是電網規模儲能應用最理想的候選者之一。然而，循環過程中鋅枝晶的形成和連續的副反應導致了ZIBs嚴重的不穩定問題。

江南大學付少海、美國北卡羅來納州立大學Xiangwu Zhang等首次引入了等離子體技術，在鋅金屬負極上形成氮(N)摻雜界面（表示為 N-Zn），以獲得高穩定性ZIBs。

圖1 對稱電池性能

N₂等離子體通過高能電離氮氣轟擊可以有效地在裸Zn金屬中產生深度氮摻雜。由于Zn²⁺和N之間的強結合力，等離子體誘導的N摻雜Zn電極可以形成均勻的活性位點，以引導均勻的電沉積過程。此外，在N摻雜電極上Zn²⁺遷移的擴散勢壘和電荷轉移電阻也可以有效地降低。

圖2 原位光學顯微鏡可視化

受益于均勻的成核位點和增強的表面動力學，N-Zn負極在1 mA cm^?2下表現出極低的過電位（約 23 mV），并且由于界面增強，可以在1 mA cm^?2下循環超過 3000小時。N-Zn負極的潛在應用也通過引入Zn/MnO2全電池得到證實，該電池在1 A g^-1下具有出色的容量穩定性，可循環2000次。

總的來說，這項工作通過預先引入的活性成核位點為均勻化鋅電沉積過程提供了新的基本見解，并為超穩定鋅金屬負極的界面設計工程提供了新的方向。

圖3 不同電極的Zn成核機制和沉積行為

Advanced Zinc Anode with Nitrogen-Doping Interface Induced by Plasma Surface Treatment. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103952

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江南大學付少海等Adv. Sci.：等離子體表面處理獲得無枝晶鋅負極

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