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水系鋅電池是一種低成本、高效率的能源設備。在實驗室規模的水系鋅電池研究中，不銹鋼（SS）紐扣電池因其簡單靈活而被廣泛用于評估其電化學性能。

在此，南京大學周豪慎、筑波大學楊慧軍等團隊揭示了SS紐扣電池材料中析氫反應（HER）以及絕緣層狀雙氫氧化物（LDH）的積累。為了減輕其不利影響，作者采用鈦（Ti）板作為隔膜，它具有抑制析氫反應的能力，并可作為屏障防止電解質與 SS 材料直接接觸。事實證明，在對照組中引入鈦隔膜后，鋅負極的壽命明顯延長了十倍以上。

圖1. 紐扣電池的SS材料觸發HER

總之，該工作重點突出兩大主題：首先強調了水系鋅電池研究中紐扣電池常用的SS材料中存在的嚴重 HER 問題；其次提出了解決這一問題的簡單而有效的方法，即使用鈦隔膜來防止電解質與 SS 材料之間的過度接觸。準確解釋電化學結果對于推進該領域的研究至關重要。水系電解質與 SS 材料之間的嚴重相互作用可能在決定鋅電池穩定性方面起著至關重要的作用。本研究展示了一個簡單而有效的例子，即使用鈦墊片阻隔鈕扣電池中電解液與 SS 材料之間的過度接觸。

為了保證對水系鋅電池領域的電化學研究結果進行細致的解釋，該工作提出以下指導原則：i) 在水系電解質中謹慎使用 SS 材料，因為它們可能引發嚴重的 HER。

考慮到封裝不銹鋼電池結構的便利性及其低廉的生產成本，建議在一般研究中使用鈦墊片，以盡可能減少電解質與 SS 外殼的接觸；

減少電解液的使用量，確保電解液只被隔膜吸收，同時避免電解液與 SS 外殼過多接觸；

更有效的解決方案是使用鈦濺射定制 SS 紐扣電池，這種電池既保留了 SS 紐扣電池的優點，又完全緩解了 SS 組件產生的 HER。

圖2. 使用鈦隔膜的 Zn 電池的電化學性能

The pitfall of using stainless steel (SS) coin cell in aqueous zinc battery research, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01678a

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周豪慎/楊慧軍EES：不銹鋼紐扣電池在水系鋅電池研究中的陷阱

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