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與鋅箔負極相比，鋅粉負極具有很大的通用性，但具有高表面積的粗糙表面加劇了腐蝕和枝晶生長。

在此，香港理工大學張標教授等人通過將鋅粉與雙導電（離子和電子）聚乙二醇 (PEG)-Zn²⁺/碳復合基底混合來設計半液態負極（SLA）。首先，將商業鋅微粒和Super P添加到含有高氯酸鋅六水合物（質量比= 2:1）的PEG（MW = 400）中。隨后，將混合物研磨形成均勻的膠體分散體并涂在不銹鋼上以形成SLA。半液態材料是金屬顆粒和液體等特定含量的兩相物質直接混合而成的非牛頓流體，這種均勻的膠體分散體表現出振動時的流動性和類似液體的流變（剪切稀化）特性。

研究表明，SLA的主要特征包括以下幾個方面：i）SLA具有剪切應變的流變特性，可有效消除應力并誘導無枝晶Zn沉積；ii）雙導電網絡使Zn²⁺通量均勻化并誘導剝離/電鍍發生在電極的整個體積內；iii）SLA中的PEG具有防腐特性；iv）簡單的制造技術和具有成本效益的原材料有利于擴大應用。

圖1. SLA的耐腐蝕性和沉積行為

因此，在5 mA cm^-2、5 mAh cm^-2條件下，SLA和鋅箔負極的循環壽命分別為450 和50小時。甚至在10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2條件下，SLA仍可正常工作超過100小時。此外，與其他報道的基于鋅粉的負極相比，SLA 在5和10 mA cm^-2下分別可實現2250和1000 mAh cm^-2的令人印象深刻的累積容量。同時，Cu//SLA 電池在5 mA cm^-2下可提供98.5%的高平均CE及在短暫的激活過程后穩定的過電位，優于使用鋅箔和鋅粉的電池。

更重要的是，基于SLA負極與釩基正極耦合組裝的全電池即使在10 A g^-1下經過5000次循環后仍保持接近120 mAh g^-1的容量。總之，這項研究提出的方法有望進一步擴展到其他具有粉末活性材料的金屬電池系統。無需復雜的化學處理，這種負極合成的簡單性使其對潛在的放大生產極具吸引力。

圖2. 與釩基正極耦合組裝的全電池性能

A Semi-Liquid Electrode toward Stable Zn Powder Anode, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202210290

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?港理工張標AFM：可規模生產！用于穩定鋅粉負極的半液態電極

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