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鋅基電池具有成本低、能量密度高等優點，在儲能領域具有廣闊的應用前景。然而，鋅化學通常會遇到嚴重的枝晶問題，特別是在高面積容量和高電流密度下，這嚴重限制了其應用。

在此，中科院大連化物所李先鋒研究員等人提出了一種稱為“圖靈圖案”的具有有序起伏條紋的新型膜，可以有效抑制鋅枝晶并提高離子電導率。

圖靈膜的波峰和波谷可以有效調節Zn(OH)₄^2-分布，提供更多的鋅沉積空間。膜形成過程中配位的銅離子可以與Zn(OH)₄^2-相互作用，進一步平滑鋅沉積。

李先鋒JACS: 圖靈膜的區域誘導沉積效應助力高面積容量的無枝晶鋅基電池

圖1. 通過配位誘導相變制備圖靈膜的過程、機制及表征

即使在 80 mA·cm^-2的高電流密度下, 圖靈膜使堿性鋅鐵液流電池 (AZIFB) 以 160 mA·h·cm^-2的超高面積容量穩定工作約110次循環，顯示出90.10%的能量效率，這是迄今為止在具有如此高電流密度的鋅基電池中報告的最高值。本研究提供了基于膜設計的高面積容量鋅基電池的有效途徑，并促進了它們的進步。

（注：圖靈認為，某些重復的自然斑圖可能是由兩種特定物質（分子、細胞等）相互反應或作用產生的。通過一個被圖靈稱為“反應-擴散”的過程，這兩種組分會自發地組織成斑紋、條紋、環紋、螺旋或是斑駁的斑點等結構，這類結構則是“圖靈結構”。）

李先鋒JACS: 圖靈膜的區域誘導沉積效應助力高面積容量的無枝晶鋅基電池

圖2. AZIFB和ZSFB（鋅對稱液流電池）的電化學性能

Dendrite-Free Zinc-Based Battery with High Areal Capacity via the Region-Induced Deposition Effect of Turing Membrane, Journal of the American Chemical Society 2021 DOI: 10.1021/jacs.1c04317

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