Nat Commun：界面化学调控助力大功率高容量锌/钠金属负极

Nanoyu

2021-05-25

高功率、高容量下金属电极的稳定电镀/剥离仍然是一个巨大的挑战。虽然调整基底上的金属沉积行为可以部分解决枝晶的形成，但通常只能在低电流密度和有限的容量下起作用。

近日，香港理工大学Biao Zhang报道了提出了一种先进的由一层导电亲锌涂层改性的隔膜策略，这种隔膜不仅抑制了Zn枝晶的生长，而且消除了不可避免的Zn枝晶。

文章要点

1）在筛选了各种元素后，研究人员选择了具有电化学稳定性、导电性和优良的亲锌性的Sn作为候选元素。

2）理论计算结果表明，导电锡层实现了均匀的电场分布，从而使锌在负极上均匀沉积，延缓了锌枝晶的形成。此外，Sn镀层的导电性和亲锌性引发了隔膜上的锌沉积。它融合了循环过程中负极生长出的锌，消除了不可避免的锌枝晶，避免了短路。

3）在严格的测试条件下，具有这种Sn镀层隔膜的Zn金属实现了无枝晶的Zn形貌和较长的循环性能（在5 mA/cm²下循环1000 h，容量为5 mAh/cm²；在10 mAh/cm²下循环500 h，容量为10 mAh/cm²)。同时，MnO₂/Zn全电池可以在有限锌含量的情况下运行。

4）由于Sn的亲钠/亲钾性，这一策略也可以应用于Na/K金属电池。

这项工作为通过改变隔膜/电解液界面来构建安全的金属电池提供了新的见解。

参考文献

Hou, Z., Gao, Y., Tan, H. et al. Realizing high-power and high-capacity zinc/sodium metal anodes through interfacial chemistry regulation. Nat Commun 12, 3083 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-23352-0

https://doi.org/10.1038/s41467-021-23352-0