盐政大《马尔松》：一类单纯有效率的锌大列佩季哈区酸蚀助剂方式

还原成染料伊瓦诺电池组因其操作方式安全可靠、效率高、低消耗等缺点而受广为高度关注。当中，还原成染料锌合金电池组因其方法论耗电量高(820mAh g−1或5855mAh cm−3)和低还原成阻抗(−0.76V对国际标准氢阴极)而倍受高度关注。不过，锌合金电池组仍存在一些关键点，如枝晶繁殖失去平衡、氢氟酸锈蚀轻微、析氢相对而言。电堆积不光滑和抗锈蚀差是赢得平衡锌合金阴极的显然心理障碍。阴极表层/介面的优点与操控性息息相关。

源自沧州轻工业理工学院等基层单位的研究者通过一类单纯的酸蚀方式对(002)Zn面外露的Zn表层进行助剂，原地聚合的锌氧化物在锌阴极上形成了两个介铆接，具备极强的黏附性，可以进一步增强锌阳离子的力学，进而控制锌阴极的堆积/熔化犯罪行为。责任编辑优先选择了多种不同具备机能性阴阳离子的酸，当中羧酸对锌的研磨具备更高的volcanic某种程度，并产生更球状的层。所造得的羧酸锌阴极在等距型和全锌合金电池组中具备平衡的循环式操控性和加速的力学操控性。本研究为高操控性还原成染料合金锌阴极的表层和介面联手助剂提供了两个捷伊示例。相关该文以Stable Zinc Metal Anodes with Textured Crystal Faces and Functional Zinc Compound Coatings副标题刊登在Advanced Functional Materials。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202106114

图1.a，b)用锌氧化物涂层制备volcanic锌阴极的晶面优先选择性锈蚀示意图。c)裸锌和经植酸(PZ@Zn)、柠檬酸(CZ@Zn)和草酸(OZ@Zn)处理的锌箔的XRD图谱。d)经羧酸处理1、2、4min的锌箔的XRD图谱。e)裸锌和锌氧化物@Zn样品的I(002)/I(100)比值。f-j)羧酸锌@Zn、植酸锌@Zn、柠檬酸锌@Zn和草酸锌@Zn的扫描电镜图像和示意图。

图2.a)PPZ@Zn的XPS光谱和b)EDS映射。c，d)TEM图像，e)STEM-HAADF和相应的元素映射，以及f)从PPZ@Zn刮下的物种的能量色散X射线谱。g)TEM图像，h)STEM-HAADF和相应的元素映射，以及i)从PZ@Zn中刮下的颗粒的能量色散X射线谱。j)锌-不饱和络合物在锌箔上形成过程的示意图。

图3.a)裸锌和PPZ@Zn的接触角原地测量。b)不同阴极与电解质的接触角。c)锌阴极和PPZ@Zn阴极等距电池组的Tafel曲线。d)裸锌和锌氧化物@Zn样品的交换电流密度。e)裸锌箔和PPZ@Zn箔在氢氟酸中浸泡4d后的SEM图像和f)XRD图谱。

图4.10 mA cm−2电镀过程中a)裸Zn和b)PPZ@Zn阴极的Operando光学显微镜图像.c)在1mA cm−2面积电容为1 mAh cm−2下，裸Zn和锌氧化物@Zn阴极在等距电池组中电镀/剥离锌的循环式操控性.d)在裸锌和PPZ@Zn阴极上1 mAcm−2下锌成核过程中的电压-时间曲线。E)裸锌阴极和锌复合阴极的成核过阻抗。f)裸Zn和g)PPZ@Zn在1 mA cm−2、面积耗电量为1mAh cm−2的50次循环式后的扫描电镜图像。h)等距的裸Zn和PPZ@Zn电池组在1 mA cm−2、面积耗电量为0.5mAh cm−2的长期循环式操控性。

图5.a)充放电优点和b)LFP/C||PPZ@Zn和LFP/C||Zn全电池组的循环式操控性。c)充放电操控性和d)碳纳米管/MnO2||PPZ@Zn和CNT/MnO2||Zn电池组在0.1Ag−1下的循环式操控性。

综上所述，责任编辑提出了一类单纯有效率的锌合金阴极酸蚀助剂方式，即在锌阴极表层设置更多(002)择优锌晶面，并在其表层覆盖一层锌氧化物介铆接。所造得的锌氧化物@Zn阴极具备以下缺点：1)优先选择性暴露的(002)Zn面保证了较好的抗锈蚀和较少的树枝状堆积；2)多孔和锌不饱和的锌氧化物具备良好的锌密封性，可以提高锌阳离子的力学，控制锌的堆积/熔化犯罪行为。结果表明，锌氧化物@Zn阴极比裸锌阴极具备更好的电化学操控性。当中，volcanic某种程度高、镀层球状的羧酸锌阴极在1mA cm−2的电流密度下，可进行3000h以上的反复剥锌/电镀。此外，LiFePO4/C||PPZ@Zn混合电池组具备155mAh g−1的耗电量。组装后的碳纳米管/MnO2||PPZ@Zn全电池组在1A g−1循环式1250次后耗电量平衡在2 13 mAh g−1。（文：SSC）

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