山东大学晶体材料研究所刘宏

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纵观世界发展史，每一次科学技术的进步和社会生产力的飞跃都与能源问题密切相关。由于绿色和安全的特性，水系金属离子电池作为能源存储设备表现出很高的应用前景。在不同的水系金属离子电池中，锌离子电池是一种低成本、无毒、高安全性的能量存储系统，近年来受到了广泛的关注。然而，理论容量高的锌负极在沉积/剥离过程中往往会出现产氢、腐蚀等副反应和枝晶生长问题，产生严重的极化，缩短了循环寿命。这些棘手的问题严重阻碍了锌离子电池的进一步商业应用。

       针对这些问题，近日，山东大学刘宏教授团队通过简单的原位取代反应在Zn负极表面构建具有3D纳米通道的锡 (Sn) 层。通过多尺度研究技术，特别是Micro-CT，研究锡层对锌枝晶的抑制。此外，还详细研究了Sn层对Zn的诱导机制。制备的 Sn-Zn 负极表现出极低的电压滞后（27mV），缓解了锌的枝晶生长并确保了长循环（800h，1mA cm-2）稳定性。这项工作为水系锌离子电池锌金属负极的沉积提供了新的见解。本工作亮点如下：
       1.通过简单的原位取代反应构建具有3D纳米通道的锡 (Sn) 层，用来抑制锌枝晶的生长。
       2.利用原位光学显微镜和Micro-CT技术对锌的枝晶进行了观察。
       3.证实了Sn层加速了(Zn(OH2)6)2+脱溶剂化过程，缓解了表面电场的不均匀性；此外，Sn层与Zn2+的吸附密切相关，可抑制Zn2+表面扩散，避免电荷积聚，减少锌枝晶的形成。
       4.制备的锌负极(Sn-Zn)的过电位(28mV)远远小于纯锌片的过电位（57mV），并且在800h内表现出良好的循环稳定性，大大缓解了枝晶的生长和副反应的发生。


       论文信息：
      Constructing nano-channeled tin layer on metal zinc for high-performance zinc-ion batteries anode
Zhenyu Miao, Min Du, Houzhen Li, Feng Zhang, Hechun Jiang, Yuanhua Sang, Qinfei Li*, Hong Liu*, Shuhua Wang*
      EcoMat
      OI: 10.1002/eom2.12125
      原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eom2.12125