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鋅金屬負極的長期問題，例如臭名昭著的鋅枝晶生長以及連續的副反應和腐蝕反應，阻礙了水系鋅離子電池(ZIBs)的商業化。

韓國工業技術研究院（KITECH）Chanhoon Kim等人證明Zn沉積形態與Zn負極的表面親水性密切相關，增強的表面親水性允許更均勻的Zn²⁺通量穿過Zn表面，從而導致均勻的Zn沉積和成核而沒有枝晶生長。

了解上述考慮后，作者通過構建薄而親水的人工固體電解質界面(SEI)層成功地穩定了Zn負極。通過簡單且可擴展的浸涂方法在Zn負極表面上進行（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）的共形硅烷化可以形成薄（~500 nm）、親水和高度均勻的人造SEI層。

人工SEI層不僅有效地消除了枝晶生長，而且還抑制了寄生副反應和腐蝕反應，即使在非常高的面電流密度和容量（20 mA cm^–2/ 5 mAh cm^–2）。因此，實現了高度耐用的循環穩定性（1 A g^-1下3000次循環）。

圖1 不同的Zn沉積形貌及示意圖

更重要的是，作者進一步證實了該方法的可擴展性。通過相同的簡單浸涂方法在擴大的Zn負極（176 cm²）上成功形成了人造SEI層，其有助于實現具有68 mAh極高標稱容量和在1 A g^-1下循環300次后容量保持率為94%的大型全電池。

這項工作的研究結果為通過可擴展的方法穩定鋅負極提供了深入的見解，并為開發具有可靠性能的大規模水系儲能系統做出了重大貢獻。

圖2 大型全電池性能

Insight into the Critical Role of Surface Hydrophilicity for Dendrite-Free Zinc Metal Anodes. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01521

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ACS Energy Lett.：洞察無枝晶鋅金屬負極表面親水性的關鍵作用

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