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水系鋅-碘電池(Zn–I₂)在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中顯示出巨大的前景。然而，它們的實際應用面臨重大挑戰(zhàn)，包括枝晶形成、由多碘離子引起的腐蝕以及鋅負極側的其他副反應。

在此，上海理工大學竇世學、柏中朝，山東大學楊劍等人介紹了一種簡單有效的鋅負極預處理方法，該方法通過鋅和氟化亞錫的置換反應產(chǎn)生一種致密耐用的多功能表面層(MSL)。MSL包括在鋅金屬上的錫(Sn)和ZnF₂相，其中Sn具有良好的鋅親和力和高的析氫超電勢，而ZnF₂提供了徑向離子遷移的途徑。兩者都具有與多碘離子的低結合能，防止了界面層的失效。

因此，Zn–I₂電池的性能得到了極大的提高，并在2 A g^?1的電流密度下穩(wěn)定循環(huán)20 000次，容量保持率為80%。即使I₂負載增加到8 mg cm^?2，仍可以穩(wěn)定循環(huán)5000次，容量保持率為94%。

圖1. DFT計算

總之，該工作深入探討了將多功能表面涂層用于Zn||I₂ 電池的可行性最終選擇了 Sn-ZnF₂ 作為涂層材料。實驗證明，Sn-ZnF₂ 混合涂層具有優(yōu)異的抗多碘離子腐蝕性能，并有效減緩 HER 和枝晶的形成。在這種混合涂層的保護下，Zn||Zn 對稱電池在 2 mA cm^-2 和 1 mAh cm^-2的條件下穩(wěn)定循環(huán) 2800 次，甚至可以承受苛刻的測試條件（20 mA cm^-2，DOD ≈85.56%）。

因此，Zn@Sn-ZnF₂||I₂全電池表現(xiàn)出了令人印象深刻的穩(wěn)定性，在電流密度為2.0 A g^-1的情況下，可實現(xiàn)長達20 000次循環(huán)，容量保持率高達80%。

圖2. 電池性能

In situ Construction of Multifunctional Surface Coatings on Zinc Metal for Advanced Aqueous Zinc–Iodine Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303221

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上海理工/山大AEM：原位構建多功能表面涂層實現(xiàn)先進水系鋅-碘電池

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上海理工/山大AEM：原位構建多功能表面涂層實現(xiàn)先進水系鋅-碘電池

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