鋅負(fù)極表面人工保護(hù)層的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)鋅均勻沉積和抑制鋅枝晶失控生長(zhǎng)有前景的策略。

韓國(guó)慶熙大學(xué)Jae Su Yu等設(shè)計(jì)了一種紅磷衍生的具有導(dǎo)電N摻雜碳框架的人工保護(hù)層（ZnP-NC），以實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶的Zn沉積。

圖1 ZnP-NC的制備及調(diào)節(jié)Zn負(fù)極沉積剝離過(guò)程的示意

ZnP-NC人工保護(hù)層是通過(guò)在涂層上原位進(jìn)行Zn 沉積獲得的。具體而言，首先紅磷納米點(diǎn)通過(guò)蒸發(fā)-冷凝-轉(zhuǎn)化過(guò)程固定在N摻雜碳框架（RP-NC）上，隨后，將材料均勻地涂覆在鋅箔表面（Zn@RP-NC），最后，采用原位電沉積法獲得ZnP合金人工保護(hù)層，以實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶沉積。ZnP合金人工保護(hù)層和碳骨架的協(xié)同作用可使電極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度分布均勻，Zn離子通量均勻，從而實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定的Zn沉積/剝離。

圖2 Zn沉積過(guò)程的表征及SEI分析

因此，制備的Zn對(duì)稱電池在2.0 mA cm^-2的電流密度下提供了1100小時(shí)的無(wú)枝晶沉積/剝離。此外，水系Zn//MnO₂全電池在1.0 A g^-1下循環(huán)350次后的可逆容量為200 mAh g^-1。總而言之，該研究提出了一種抑制鋅金屬電池中鋅枝晶的有效解決方案，有望為高性能可充水系鋅離子電池的設(shè)計(jì)提供深刻的見(jiàn)解。

圖3 對(duì)稱電池性能

Regulating Dendrite-Free Zinc Deposition by Red Phosphorous-Derived Artificial Protective Layer for Zinc Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202200155