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可充電堿性鋅空氣電池（ZABs）由于其高能量密度和環境友好性而受到廣泛關注。然而，鋅負極存在不可避免的鈍化和溶解問題，嚴重阻礙了電池的放電和循環性能。

在此，中國科學技術大學錢逸泰院士、朱永春副教授等人提出了一種涂覆在鋅金屬負極（CBL@Zn）上的化學緩沖層以提高Zn?ZnO電化學轉化過程的可逆性，該緩沖層（ZNR@GO）是通過將ZnO納米棒均勻分散在氧化石墨烯（GO）中實現的。

根據ICP-AES和電子顯微鏡圖像表征研究顯示，受益于ZnO納米棒的核作用和GO吸附親和力的協同作用，絕緣ZnO的電化學沉淀-溶解行為受到化學調節且發生在緩沖層而不是活性Zn的表面，Zn(OH)₄^2-離子被有效地限制在化學緩沖層中。

圖1. ZNR@GO的合成與表征

因此，基于CBL@Zn電極的對稱紐扣電池可以在0.5 mA cm^-2下以相當低的過電位（30 mV）實現超過100次循環，而對稱裸鋅-鋅電池僅在20次循環后就發生短路。當與商業催化劑配對以組裝實際使用的堿性 ZAB時，CBL@Zn負極實現了高達98% 的超高深度放電（DOD_Zn），遠遠超過裸鋅（80%）。

同樣，基于CBL@Zn負極的可充電ZAB在適當甚至高容量的條件下也具有卓越的循環性能，即使在10 mA cm^-2和20 mA cm^-2的電流密度下，仍成功實現了超過2000次循環的超長壽命。這種化學緩沖策略可能為開發其他高度可逆的堿性鋅金屬電池提供新的見解，推動了可充電ZABs的商業化進程。

圖2. 基于CBL@Zn電極的實際ZAB的電化學性能

Chemical Buffer Layer Enabled Highly Reversible Zn Anode for Deeply Discharging and Long-Life Zn-Air Battery, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202106604

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錢逸泰/朱永春Small: 實現鋅空氣電池2000次超長循環的化學緩沖層！

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