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水系鋅離子電池（AZIB）被廣泛認為是未來可行的儲能解決方案，特別是對于低成本的固定應用。然而，鋅負極的界面不穩定性對鋅離子系統的商業潛力構成了重大挑戰，促進了一系列副反應，包括自發腐蝕、析氫和枝晶生長，這些副反應會破壞電池性能，降低庫侖效率（CE），最終導致電池早期故障。

在此，倫敦大學學院Thomas S. Miller，北京大學深圳研究生院潘鋒等人為AZIB設計和設計了一種可操作的金屬合金界面。研究顯示，該界面層最初以Ag和In薄膜的形式沉積，但在原位發展成為AgxZny合金和金屬銦的緊密混合物。

此外，該種雙異質金屬層協同調節鋅離子通過合金界面的遷移，實現了致密的平面沉積鋅，同時克服了鋅負極退化的所有主要驅動因素。基于此，該種改性金屬鋅負極的對稱和全電池具有穩定的電化學性能，可提供高容量的保留。

圖1.理論驅動金屬界面設計

總之，該工作設計了一種原位演化的鋅負極金屬合金中間層。研究顯示，該種雙異金屬保護層在早期電化學循環過程中自發轉變為包含 AgZn₃ 來控制 Zn 沉積形態，并包含 In 來促進合金界面內的 Zn 離子傳輸，從而大大提高了金屬鋅負極的可逆性并避免金屬鋅的界面沉積。?

基于此，該界面實現了對稱電池超過 8000 次循環，CE 高達 99.8%，全電池超過 10,000 次循環，容量保持率為 90.2%。因此，該工作為進一步提高高度可持續和安全的 AZIB 以及其他多價金屬電池的商業可行性提供了一條有效途徑。

圖2. 電池性能

Operando Evolution of a Hybrid Metallic Alloy Interphase for Reversible Aqueous Zinc Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024?

潘鋒，北京大學講席教授，國家特聘專家，中國化學會會士，國家重點研發計劃首席科學家，北京大學深圳研究生院副院長，深圳研究生院新材料學院創院院長。聚焦新能源與新材料產業關鍵問題，基于AI和自主發展的圖論結構化學和材料基因組學，建立了新材料創制體系；建設了物質結構表征科學裝置與方法及其解析系統；揭示了新能源材料的構效關系，在鋰電池正極材料等方面取得突破性進展并實現產業轉化。任《結構化學》執行主編、《Journal of Materials Informatics》副主編、《化學進展》副主編，國際電化學能源科學學會（IAOEES）委員會委員、國際電動車鋰電池協會（IALB）副主席。國家級電動汽車動力電池與材料國際聯合研究中心主任、廣東省新能源材料設計與計算重點實驗室主任。在Nature、Nature Energy、Nature Nanotechnology等期刊發表論文，被引3萬余次。

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?潘鋒Angew：混合金屬合金界面助力水系鋅電池

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