鋅負極表面人工保護層的合理結構設計是實現鋅均勻沉積和抑制鋅枝晶失控生長有前景的策略。

韓國慶熙大學Jae Su Yu等設計了一種紅磷衍生的具有導電N摻雜碳框架的人工保護層（ZnP-NC），以實現無枝晶的Zn沉積。

圖1 ZnP-NC的制備及調節Zn負極沉積剝離過程的示意

ZnP-NC人工保護層是通過在涂層上原位進行Zn 沉積獲得的。具體而言，首先紅磷納米點通過蒸發-冷凝-轉化過程固定在N摻雜碳框架（RP-NC）上，隨后，將材料均勻地涂覆在鋅箔表面（Zn@RP-NC），最后，采用原位電沉積法獲得ZnP合金人工保護層，以實現無枝晶沉積。ZnP合金人工保護層和碳骨架的協同作用可使電極表面的電場強度分布均勻，Zn離子通量均勻，從而實現了長期穩定的Zn沉積/剝離。

圖2 Zn沉積過程的表征及SEI分析

因此，制備的Zn對稱電池在2.0 mA cm^-2的電流密度下提供了1100小時的無枝晶沉積/剝離。此外，水系Zn//MnO₂全電池在1.0 A g^-1下循環350次后的可逆容量為200 mAh g^-1。總而言之，該研究提出了一種抑制鋅金屬電池中鋅枝晶的有效解決方案，有望為高性能可充水系鋅離子電池的設計提供深刻的見解。

圖3 對稱電池性能

Regulating Dendrite-Free Zinc Deposition by Red Phosphorous-Derived Artificial Protective Layer for Zinc Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202200155