可充電水系鋅電池因其固有的安全性和低成本而被認(rèn)為是有前途的下一代儲能設(shè)備。然而，由于鋅枝晶不可控的生長以及不可避免的副反應(yīng)阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用。

在此，北京化工大學(xué)于樂，李念武，內(nèi)蒙古大學(xué)郭艷等人報(bào)告了基于 Zn/N 摻雜碳中空納米纖維的形成過程，該結(jié)構(gòu)由相互連接的 Zn/N 摻雜碳納米籠（稱為 LRZCF@ZCC）組合而成。其中相互連接的多孔結(jié)構(gòu)減輕了內(nèi)應(yīng)力，確保了結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性。此外，LRZCF@ZCC 通道內(nèi)部的凹面有利于 Zn²⁺ 成核，從幾何角度引導(dǎo) Zn 沉積。

同時(shí)，分布均勻的金屬鋅和N摻雜的碳物種可作為親鋅位點(diǎn)，降低成核過電位。LRZCF@ZCC 在電池循環(huán)過程中表現(xiàn)出較低的極化和較小的電壓滯后，使用這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)的對稱電池和全電池都顯示出穩(wěn)定的循環(huán)性能。

圖1. 對電池性能

總之，該工作報(bào)告了一種新型三維大孔纖維網(wǎng)作為 ZMAs 的改性材料。碳籠裝飾的氮摻雜無定形鋅碳多孔纖維可作為親鋅框架，對水分離具有微弱的電催化活性。LRZCF@ZCC 保證了在 3 mA cm^-2 的電流密度下穩(wěn)定的鍍鋅/剝離，且穩(wěn)定循環(huán)超過 1200 h。

此外，LRZCF@ZCC-Zn||NVO 全電池在 10 A g^-1 條件下可穩(wěn)定循環(huán)5000 次以上，顯示出較長的使用壽命。因此，該項(xiàng)研究為今后設(shè)計(jì)穩(wěn)定的 ZMAs提供了思路。

圖2. 全電池性能

Formation of Hierarchical Zn/N-doped Carbon Hollow Nanofibers towards Dendrite-Free Zn Metal Anodes，Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202311038