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水系酸性電池（AABs）是應(yīng)對電池多樣性的一個很好的選擇，因為它為可再生能源存儲提供了所需的安全、成本、環(huán)境友好和高功率。然而，由于金屬負極材料的不足，低電壓和能量密度給實際應(yīng)用帶來了很大的挑戰(zhàn)。

圖1. 水系酸性電池中的錫電極

美國芝加哥大學(xué)孟穎、中山大學(xué)盧錫洪等報告了一種界面調(diào)節(jié)的Sn金屬負極作為最后一塊拼圖的解決方案。具體而言，這項工作通過界面銅合金化調(diào)控方法，成功展示了一種高容量和高可逆性的Sn金屬電極，以作為AABs的通用負極選擇。

其中，銅基底（Cus）是從各種Sn基合金中精心挑選出來的，其具有合適的析氫反應(yīng)（HER）活性、在酸中的惰性，以及低毒性和成本效益。實驗研究和理論模擬都表明，界面合金化大大改善了可逆性，沉積的均勻性和對金屬脫落的抑制，導(dǎo)致了更好的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。

圖2. 錫沉積過程中的界面調(diào)控研究

因此，Sn/Cus獲得了令人滿意的比容量（442 mAh g^-1）、庫侖效率（CE，約98%）、極化（約11 mV at 2 mA cm^-2）和循環(huán)耐久性（約93% CE after 300 cycles）。為證明其對正極介質(zhì)的通用性，Sn負極與各種整個極材料如二氧化鉛、二氧化錳和聚苯胺（PANI）耦合，形成一系列AABs。

結(jié)果，實現(xiàn)了高輸出電壓（高達1.7V）、卓越的比能量密度（基于兩個電極高達312Wh kg^-1）、快速的動力學(xué)（在24C下高達93%的充電/放電容量）和長壽命（高達2400次循環(huán)）。

圖3. 基于錫電極的酸性電池的電化學(xué)性能

A high-capacity Sn metal anode for aqueous acidic batteries. Joule 2023. DOI: 10.1016/j.joule.2023.04.011

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