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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(shí)現(xiàn)可逆的鋅負(fù)極！

鋅電池最近作為能量存儲(chǔ)設(shè)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(yīng)和枝晶的生長(zhǎng)，鋅負(fù)極的不可逆過程限制了它們的壽命。

在此，德國(guó)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(fā)，開發(fā)了在Zn金屬負(fù)極表面上的人工ZnF₂層來解決上述問題。

作者通過精心設(shè)計(jì)的制備方法可以在相對(duì)較低的溫度下通過簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)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(kuò)散機(jī)制向/從Zn負(fù)極傳輸提供擴(kuò)散通道，且ZnF₂人工中間相被證實(shí)是厚度約為1 μm的均質(zhì)多孔層。

圖1. 人造ZnF₂層的制備示意圖、機(jī)理及表征

在電化學(xué)沉積時(shí)，Zn似乎均勻地?cái)U(kuò)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(zhǎng)和副反應(yīng)，對(duì)Zn負(fù)極具有顯著的保護(hù)作用。

因此，Zn/Zn-ZnF₂對(duì)稱電池在0.5 mAh cm^-2的面積容量下可維持長(zhǎng)期循環(huán)（超過 700 小時(shí)），Zn-ZnF₂ /MnO₂全電池在3000次循環(huán)后容量保持率為89%，且CE高于99%，這都證實(shí)了Zn-ZnF₂負(fù)極的優(yōu)越性。

圖2. Zn-ZnF₂ /MnO₂全電池的電化學(xué)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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