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哈工大張乃慶EnSM：多功能ZnMoO4保護層實現(xiàn)抑制枝晶和析氫的鋅負(fù)極

由于其高容量和安全性，金屬鋅已成為水系鋅離子電池（ZIBs）最具潛力的負(fù)極之一。然而，鋅負(fù)極不均勻的鋅沉積和析氫反應(yīng)（HER）嚴(yán)重限制了水系ZIBs的開發(fā)和商業(yè)化。

在此，哈工大張乃慶教授等人使用快速連續(xù)化學(xué)沉積方法設(shè)計了一種多功能 ZnMoO₄保護層來穩(wěn)定鋅負(fù)極。首先通過鋅與酸的溶解反應(yīng)生成Zn²⁺，然后生成的Zn²⁺與 MoO₄^2-反應(yīng)形成ZnMoO₄。由于均勻的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)和對Zn吸附原子的較高結(jié)合能，ZnMoO₄可以有效地引導(dǎo)均勻的鋅沉積并賦予無枝晶形貌。

實驗結(jié)果表明，鋅沉積在改性層上，既保證了改性層的穩(wěn)定性，又保證了鋅離子的快速遷移。此外，Zn@ZnMoO₄還表現(xiàn)出比裸金屬Zn更高的HER自由能。

圖1. Zn@ZnMoO₄負(fù)極制備及Zn沉積示意圖

基于這種多功能性，Zn@ZnMoO₄對稱電池表現(xiàn)出很強的析氫抑制作用，氫生成過電位增加了110 mV，同時在10 mA cm^-2和1mAh cm^-2下表現(xiàn)出出色的穩(wěn)定性，可循環(huán)10000次。

此外，Zn@ZnMoO₄ /α-MnO₂全電池在1.0 A g^-1下運行1000次循環(huán)后的容量保持率為87%。這項工作為抑制鋅負(fù)極枝晶生長和析氫提供了合理的解決方案，其中快速連續(xù)的制備過程為可充電鋅電池的實際應(yīng)用開辟了令人興奮的可能性。

圖2. Zn@ZnMoO₄ /α-MnO₂全電池的電化學(xué)性能

Fast-growing multifunctional ZnMoO₄ protection layer enable dendrite-free and hydrogen-suppressed Zn anode, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.10.016

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