通过表面终止化学设计实现高度可逆的锌金属阳极（英文）

作者：刘宇; 陈树麟; 袁豪; 熊方宇; 刘琴; 安永康; 张建勇; 吴璐; 孙建国; Yong-Wei Zhang; 安琴友; John Wang

来源：Science Bulletin, 2023, 68(23): 2993-3002.

• Zn-O termination
• Zn Anode
• Solid electrolyte interphase
• Dendrite-free
• Zn ion battery

锌表面自然形成的非均匀氧化层（ZnO）会与电解液发生反应形成Zn4（OH）6SO4·xH2O（ZSH）副产物,导致锌负极表面非均匀沉积,从而阻碍水性锌离子电池实际应用.为了排除氧化层分布形式的影响,本文利用表面终止化学设计策略在锌负极表面制备了一层完全氧化的ZnO层,研究发现锌负极均匀分布的ZnO层会原位演化形成致密的ZSH功能层.均匀且致密的ZSH能够有效隔绝电解液的腐蚀,从而有效提高锌负极界面的稳定性.此外,ZSH（002）晶面边缘的不饱和悬空键（如-O）更容易和Zn（H2O）62+结构中的锌离子形成强Zn-O键,可以促进Zn（H2O）62+的脱溶剂化和锌离子沿边扩散,实现了高度可逆的锌沉积行为并限制了副反应.基于此,本文提出与“表面脱水-晶体通道转移”机制明显不同的“边缘脱水-沿边缘转移”锌离子输运新机制.更重要的是,基于此组装的全电池显示出高循环稳定性（超过1000次循环）和高库仑效率（99.07%）,验证了其潜在的实际应用价值.

• 单位
  武汉理工大学; 材料复合新技术国家重点实验室