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腐蝕副反應和枝晶一直是鋅負極長期存在的界面挑戰，導致水系鋅基電池（AZBs）的劣化。鋅金屬負極的穩定性和可逆性很有可能通過重建鋅金屬表面得到改善。

在此，中南大學周江教授、韓俊偉副教授等人受鈰稀土的優點啟發，報道了一種結構均勻致密的鈰基轉化膜，用于可逆防腐的鋅金屬負極（Zn@CCF），可顯著提高AZBs的電化學性能。

通過鋅金屬表面的成分和結構重建，鋅晶界得到有效保護，因為它們附近的薄膜生長速度更快，同時增強了耐腐蝕性。薄膜對Zn²⁺的親和力有助于降低Zn²⁺的成核勢壘并避免不均勻沉積。

圖1. Zn@CCF的制備過程示意圖及表征

因此，對稱的Zn@CCF電池在4.4 mA h cm^-2下表現出長循環壽命（1200 h）和小極化（電壓滯后≈60 mV），這表明 Zn@CCF比裸Zn具有更高的可逆性和循環穩定性。

此外，與裸Zn/MnO₂電池相比，Zn@CCF/MnO₂電池在400次循環后具有更高的比容量和更好的容量保持率。這種使用鈰稀土重建鋅表面以有效抑制腐蝕的策略為稀土在儲能領域的潛在應用開辟了新途徑。

圖2. Zn@CCF/MnO₂全電池的循環性能

Stabilization of Zn Metal Anode through Surface Reconstruction of a Cerium-Based Conversion Film, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103227

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中南周江/韓俊偉AFM：通過鈰基轉化膜的表面重建穩定鋅金屬負極

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