化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (6): 859-870.DOI: 10.6023/A26020056 上一篇 下一篇
研究论文
胡雨青a, 关志强a, 朱从乐a, 李晨a, 赵含玥a, 李俊哲a,*(
), 伊廷锋b,*(
)
投稿日期:2026-02-12
发布日期:2026-05-06
基金资助:
Yuqing Hua, Zhiqiang Guana, Congle Zhua, Chen Lia, Hanyue Zhaoa, Junzhe Lia,*(
), Tingfeng Yib,*(
)
Received:2026-02-12
Published:2026-05-06
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水系锌离子电池凭借其固有的安全性、成本效益及环境相容性, 已成为电网规模储能领域极具应用前景的候选体系. 然而, 锌金属负极在实际应用中面临严峻挑战: 锌离子的不规则电镀/剥离过程易诱发锌枝晶的不可控生长, 同时伴随析氢反应、界面钝化等副反应的发生. 这些问题不仅导致电池库仑效率降低、锌利用率下降, 还会显著缩短电池循环寿命, 严重制约了水系锌离子电池的产业化应用进程. 本研究采用可控蚀刻技术, 在锌箔表面原位构筑了具有三维分层结构的Zn-Sn-Bi三元合金修饰层(Zn-Sn-Bi@Zn). 其中, 引入的亲锌性Sn和Bi金属位点可显著降低锌的形核过电位, 引导Zn2+实现均匀成核; 独特的三维分层骨架结构具备丰富的活性位点与较大的比表面积, 能有效局域化电流密度, 促进锌的均匀沉积, 从物理层面抑制枝晶的生长; 此外, 该合金修饰层良好的亲水性与优异的导电性, 可显著加速界面电荷转移效率, 提升电池反应动力学性能. 得益于合金修饰层的多重保护作用, Zn-Sn-Bi@Zn对称电池在0.2 mA•cm−2电流密度、0.2 mAh•cm−2面积容量条件下, 实现了超过2800 h的超长稳定循环, Zn-Sn-Bi@Zn半电池循环450周后, 平均库仑效率高达99.7%, 展现出优异的镀锌/剥离可逆性及耐腐蚀性能. 将其与δ-MnO2正极组装成全电池后, 在1 A•g−1电流密度下循环1600次, 仍可保持156.6 mAh•g−1的高可逆比容量, 其循环稳定性与倍率性能均显著优于基于裸锌负极的对照电池. 该项工作为高性能水系锌离子电池的开发提供了一种有效的技术理念.
胡雨青, 关志强, 朱从乐, 李晨, 赵含玥, 李俊哲, 伊廷锋. 可控刻蚀原位构筑Zn-Sn-Bi修饰层及其抑制锌负极枝晶性能[J]. 化学学报, 2026, 84(6): 859-870.
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