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鋅負極上的固體電解質界面（SEI）對高倍率和長壽命水系電池起著關鍵作用，因為它能有效抑制副反應和枝晶生長。

山東大學楊劍等從理論上考慮樹枝晶抑制能力和電荷轉移特性，提出了一種可行的方法來篩選鋅負極上潛在的SEI。

圖1. 理論計算

具體而言，作者首先通過其基本特性、剪切模量和帶隙來篩選作為SEI的潛在材料。然后，進一步計算Zn²⁺擴散的能壘，以說明電荷轉移特性，以及界面能（γ）和楊氏模量（E）的乘積，以闡明抑制枝晶的能力，來篩選有希望的候選材料。

結果，Zn₃(BO₃)₂(ZBO)作為模型，在實驗中來驗證這一篩選的有效性。正如實驗結果和理論計算所證明的，ZBO可有效促進了鋅的均勻沉積和橫向生長，并抑制副反應。

圖2. 半電池性能

因此，在對稱電池中，Zn@ZBO在50 mA cm^-2的超高電流密度下運行了250小時，面積容量為10 mAh cm^-2。在全電池中，Zn@ZBO||MnO₂在苛刻的條件下，即貧電解液條件（10 μL mAh^-1）、有限的鋅供應（N/P比=2.3）和高面容量（5.0 mAh cm^-2），顯示出令人印象深刻的累積容量（～406 mAh cm^-2）。總體而言，這項工作的意義不僅在于首次報道了ZBO在Zn上顯示出優異的電化學性能，還在于為其他金屬負極篩選有前景的SEI材料提供了可行的方法。

?山大楊劍AM：理論+實踐！合理篩選高性能人工SEI材料！

圖3. 全電池性能

Rational Screening of Artificial Solid Electrolyte Interphases on Zn for Ultrahigh-Rate and Long-Life Aqueous Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202207908

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