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中科大朱永春Small：原位金屬防腐預處理助力鋅負極穩(wěn)定循環(huán)1300小時！

原料資源豐富的鋅金屬電極具有較高的理論容量可作為水系電池的負極。不幸的是，鋅金屬負極較差的化學穩(wěn)定性和電化學不可逆性限制了可充鋅電池的實際應用。不希望的副反應和枝晶生長是水系鋅金屬電池面臨的兩個主要挑戰(zhàn)。

中國科學技術大學朱永春等采用先進的預處理方法來優(yōu)化多晶鋅的晶面，并在鋅箔(ROZ@Zn)上形成了主要由有機聚合物和鋅鹽組成的保護涂層。

圖1 有/無金屬防腐預處理的鋅沉積/剝離行為示意圖

具體而言，作者提出了一種原位金屬防腐預處理，即通過在溶膠-凝膠溶液中的浸涂工藝在鋅金屬負極上構建3.26 μm的ROZ涂層。同時，研究發(fā)現(xiàn)，這種處理還獲得了Zn表面的晶面重構，這取決于它們對溶膠-凝膠溶液的H⁺的不同反應活化。

結果，ROZ@Zn在Zn金屬表面真實呈現(xiàn)出更多的（001）晶面，這使Zn晶體橫向生長。因此，生成的ROZ@Zn負極不僅可以減少析氫和腐蝕，而且呈現(xiàn)平坦的生長。

圖2 對稱電池性能

結果，ROZ@Zn對稱電池表現(xiàn)出1300小時優(yōu)異的沉積/剝離性能。令人印象深刻的是，與裸Zn對稱電池相比，它顯著延長了40 倍以上。

此外，Zn//MnO₂扣式電池在5 C下經過1600次循環(huán)后具有96.3%的高容量保持率，軟包電池在5 C下循環(huán)200次后也具有122 mAh g^-1的高容量。總之，金屬防腐預處理被成功證明是一種簡單、低成本、有效的途徑，可提高鋅的穩(wěn)定性和并促進水系鋅金屬電池的應用。

圖3 全電池性能

Crystal Plane Reconstruction and Thin Protective Coatings Formation for Superior Stable Zn Anodes Cycling 1300 h. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202201443

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