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水系鋅離子電池(ZIBs)是電網規模儲能的一個有吸引力的選擇，這對于將可再生能源與電能基礎設施整合至關重要。水系ZIBs的循環穩定性取決于鋅負極的電化學可逆性，鋅負極的電化學可逆性通常會因其腐蝕和樹枝狀鋅沉積而惡化。

西湖大學黃嘉興等展示了一種簡單快速的表面鈍化策略，以顯著提高鋅負極的循環穩定性。

圖1 KMnO₄對各種形式鋅金屬的鈍化

這里將Zn負極浸泡在KMnO₄溶液中進行簡單處理，即可得到約65 nm厚的均勻且堅固鈍化層，這極大地提高了Zn²⁺沉積/剝離過程的均勻性，并提高了Zn電極的耐腐蝕性。這種處理與鋅電極的幾何形狀無關，并且能夠在復雜的表面曲率上形成保形和超薄涂層，它使電極能夠承受制備和加工過程中引入的表面和邊緣缺陷，而且與實際的電池制造工藝兼容。

圖2 對稱電池性能

實驗顯示，溶液處理后的Zn電極在1 mA cm^-2和1 mA h cm^-2下的循環穩定性被延長了約40倍。在Zn||β-MnO₂配置的全電池測試中，具有鈍化Zn負極的全電池在1.0 A g^-1的電流密度下循環300次后，容量保持率為68.7%，而采用未經處理Zn負極的電池在相同條件下只能保留7.4%的容量。

除了KMnO₄處理之外，還可以使用其他試劑在Zn上生長超薄鈍化層，如含有H₂O₂、鈰或鉬酸鹽的轉化溶液。

圖3 全電池性能

Chemical Passivation Stabilizes Zn Anode. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202109872

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西湖大學黃嘉興AM：簡單溶液浸泡，化學鈍化穩定鋅負極！

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