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有害的析氫副反應是阻礙鋅金屬負極在高安全性和低成本可充電水系電池中商業化應用的主要問題之一。

在此，中科院北京納米能源所蒲雄研究員與北京科技大學高磊副研究員等人報道了一種合金化方法，通過選擇Sn作為合金元素來有效抑制Zn金屬負極的析氫和枝晶生長，Zn-Sn合金負極是通過簡便的電沉積方法在3D碳氈 (CF) 基底上制造的。

結果表明，合金負極中適量的Sn增加了析氫能壘，并抑制了析氫副反應，這通過重復鍍鋅/剝離過程中產氫的理論模擬和精確定量原位測量得到了證明，僅為純鋅負極的一半左右。此外，Sn合金化提供了有利的Zn成核位點，降低Zn成核能壘并促進更均勻的Zn沉積。

圖1. Zn-Sn合金電極的表征

因此，這種Zn-Sn合金負極在對稱電池的實際電鍍/剝離電流下提供了大大改善的循環穩定性，即在5 mA cm^-2下和35.2% 的高放電深度（DOD）下穩定循環240小時以上。

在Zn-V₂O₅軟包電池中進一步證明了合金負極的優越性，軟包電池可以為電子表供電20分鐘且在彎曲90° 后也能保持電子手表正常工作，表現出出色的柔韌性。這項工作為穩定可充電水系電池中的鋅金屬電極提供了一種切實可行的策略。

圖2. Zn-V₂O₅軟包電池的性能演示

Sn Alloying to Inhibit Hydrogen Evolution of Zn Metal Anode in Rechargeable Aqueous Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202108533

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蒲雄/高磊AFM：錫合金抑制可充電水系電池中鋅金屬負極析氫和枝晶

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