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水系鋅-碘電池(Zn–I₂)在大規模儲能系統中顯示出巨大的前景。然而，它們的實際應用面臨重大挑戰，包括枝晶形成、由多碘離子引起的腐蝕以及鋅負極側的其他副反應。

在此，上海理工大學竇世學、柏中朝，山東大學楊劍等人介紹了一種簡單有效的鋅負極預處理方法，該方法通過鋅和氟化亞錫的置換反應產生一種致密耐用的多功能表面層(MSL)。MSL包括在鋅金屬上的錫(Sn)和ZnF₂相，其中Sn具有良好的鋅親和力和高的析氫超電勢，而ZnF₂提供了徑向離子遷移的途徑。兩者都具有與多碘離子的低結合能，防止了界面層的失效。

因此，Zn–I₂電池的性能得到了極大的提高，并在2 A g^?1的電流密度下穩定循環20 000次，容量保持率為80%。即使I₂負載增加到8 mg cm^?2，仍可以穩定循環5000次，容量保持率為94%。

圖1. DFT計算

總之，該工作深入探討了將多功能表面涂層用于Zn||I₂ 電池的可行性最終選擇了 Sn-ZnF₂ 作為涂層材料。實驗證明，Sn-ZnF₂ 混合涂層具有優異的抗多碘離子腐蝕性能，并有效減緩 HER 和枝晶的形成。在這種混合涂層的保護下，Zn||Zn 對稱電池在 2 mA cm^-2 和 1 mAh cm^-2的條件下穩定循環 2800 次，甚至可以承受苛刻的測試條件（20 mA cm^-2，DOD ≈85.56%）。

因此，Zn@Sn-ZnF₂||I₂全電池表現出了令人印象深刻的穩定性，在電流密度為2.0 A g^-1的情況下，可實現長達20 000次循環，容量保持率高達80%。

圖2. 電池性能

In situ Construction of Multifunctional Surface Coatings on Zinc Metal for Advanced Aqueous Zinc–Iodine Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303221

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上海理工/山大AEM：原位構建多功能表面涂層實現先進水系鋅-碘電池

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