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Stefano Passerini教授最新ACS Energy Lett.: 這種氟化物基人工中間相，實現可逆的鋅負極！

鋅電池最近作為能量存儲設備引起了人們的極大興趣。然而，由于在溫和 pH 值電解液中副反應和枝晶的生長，鋅負極的不可逆過程限制了它們的壽命。

在此，德國烏爾姆亥姆霍茲研究所（HIU）Stefano Passerini教授以及Alberto Varzi等人受ZnF₂作為 SEI 組分的有前途的特性的啟發，開發了在Zn金屬負極表面上的人工ZnF₂層來解決上述問題。

作者通過精心設計的制備方法可以在相對較低的溫度下通過簡單的化學反應獲得均勻、薄且單面的ZnF₂薄膜。建模表明，ZnF₂為Zn²⁺離子通過間隙擴散機制向/從Zn負極傳輸提供擴散通道，且ZnF₂人工中間相被證實是厚度約為1 μm的均質多孔層。

圖1. 人造ZnF₂層的制備示意圖、機理及表征

在電化學沉積時，Zn似乎均勻地擴散通過ZnF₂薄膜并沉積在下面，這限制了鋅金屬和電解液之間的枝晶生長和副反應，對Zn負極具有顯著的保護作用。

因此，Zn/Zn-ZnF₂對稱電池在0.5 mAh cm^-2的面積容量下可維持長期循環（超過 700 小時），Zn-ZnF₂ /MnO₂全電池在3000次循環后容量保持率為89%，且CE高于99%，這都證實了Zn-ZnF₂負極的優越性。

圖2. Zn-ZnF₂ /MnO₂全電池的電化學性能

A Thin and Uniform Fluoride-Based Artificial Interphase for the Zinc Metal Anode Enabling Reversible Zn/MnO₂ Batteries, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01249

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