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由于其高容量和安全性，金屬鋅已成為水系鋅離子電池（ZIBs）最具潛力的負極之一。然而，鋅負極不均勻的鋅沉積和析氫反應（HER）嚴重限制了水系ZIBs的開發和商業化。

在此，哈工大張乃慶教授等人使用快速連續化學沉積方法設計了一種多功能 ZnMoO₄保護層來穩定鋅負極。首先通過鋅與酸的溶解反應生成Zn²⁺，然后生成的Zn²⁺與 MoO₄^2-反應形成ZnMoO₄。由于均勻的脊狀結構和對Zn吸附原子的較高結合能，ZnMoO₄可以有效地引導均勻的鋅沉積并賦予無枝晶形貌。

實驗結果表明，鋅沉積在改性層上，既保證了改性層的穩定性，又保證了鋅離子的快速遷移。此外，Zn@ZnMoO₄還表現出比裸金屬Zn更高的HER自由能。

圖1. Zn@ZnMoO₄負極制備及Zn沉積示意圖

基于這種多功能性，Zn@ZnMoO₄對稱電池表現出很強的析氫抑制作用，氫生成過電位增加了110 mV，同時在10 mA cm^-2和1mAh cm^-2下表現出出色的穩定性，可循環10000次。

此外，Zn@ZnMoO₄ /α-MnO₂全電池在1.0 A g^-1下運行1000次循環后的容量保持率為87%。這項工作為抑制鋅負極枝晶生長和析氫提供了合理的解決方案，其中快速連續的制備過程為可充電鋅電池的實際應用開辟了令人興奮的可能性。

圖2. Zn@ZnMoO₄ /α-MnO₂全電池的電化學性能

Fast-growing multifunctional ZnMoO₄ protection layer enable dendrite-free and hydrogen-suppressed Zn anode, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.10.016

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哈工大張乃慶EnSM：多功能ZnMoO4保護層實現抑制枝晶和析氫的鋅負極

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