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研究概述

緩慢的傳輸動力學和不良的枝晶生長嚴重阻礙了鋅金屬電池的性能。

基于此，2024年10月28日，湖北大學王浩教授/萬厚釗教授、中國科學院福建物質結構研究所陳馳副研究員在國際期刊Advanced Functional Materials發表題為《Bifunctional Ion Rectification Layer Separators Toward Superior Reversible Dendrite-Free Zinc Metal Anodes》的研究論文。

在此，研究人員開發了一種獨特的雙功能離子整流策略，使用真空蒸發技術設計了一種涂層隔膜，以實現高效的離子傳輸。

高導電性的銅涂層隔膜充當離子再分配器，確保電場分布均勻。

銅涂層的優異親鋅性充當離子加速器，促進離子傳輸，并促進鋅在隔膜上的面對面沉積。

因此，這種協同作用使電池能夠在高電流密度（8 mA cm^-2時累積容量高達10 800 mAh cm^-2）和高放電深度（94%DOD時超過200小時）下穩定運行。

銅涂層隔膜展現出超過2400小時的可逆沉積/剝離壽命，平均庫侖效率為99.88%。

值得注意的是，銅涂層隔膜顯著增強了Zn||V₆O₁₃和Zn||MnO₂全電池的倍率性能和循環容量。

這種具有雙功能離子整流策略的功能隔膜為鋅金屬負極的挑戰提供了一個有希望的解決方案。

圖文解讀

圖1：不同隔膜對鋅沉積形態和鋅枝晶生長的影響

圖2：Zn||Zn電池的循環性能和鋅沉積行為

圖3：Zn||V₆O₁₃和Zn||MnO₂全電池的電化學性能

文獻信息

Bifunctional Ion Rectification Layer Separators Toward Superior Reversible Dendrite-Free Zinc Metal Anodes,?Advanced Functional Materials,?2024

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