西北大学刘肖杰AEM: 利用高抗枝晶平面实现定向和连续相外延，开发超高容量锌金属电池

具有枝晶/副反应的不稳定锌金属阳极正成为锌基水性电池实际应用的主要障碍。外延生长一直被认为是解决这些问题的有效策略，尤其是在诱导 (002) 平面生长方面。然而，(002)织构的锌由于其较大的晶格畸变，很难在高容量条件下获得高度稳定的锌阳极。本文采用易热聚合法合成了Cu单原子锚定的聚合物氮化碳（Cu@PCN）。作为Zn表面的多功能保护层，Cu@PCN可在纳米级提供大量成核位点，并通过配位工程使电子分布均匀。通过优化碳基质中单个Cu原子和N原子的配位结构，可以重新分配电场并调节离子通量。更重要的是，据首次报道，这种单原子配位策略可通过降低（101）表面能，沿高度抗枝晶的 Zn（101）平面定制定向和连续相外延。这种定向致密沉积模式实现了稳定和可逆的锌镀层/剥离，在10 A cm -2和20 mAh cm -2的条件下延长了550 小时的循环寿命。实用的全电池在1200 次循环中也显示出稳定的性能。

图文简介

a ) Zn和Cu@PCN-Zn电极上Zn金属电镀行为示意图；b，c ) Cu@PCN的SEM图；d ) Cu@PCN的TEM图；e ) Cu@PCN的HAADF-STEM图. PCN和Cu@PCN的XPS表征：f ) Cu 2p谱图，g ) N 1s谱图，h ) O 1s谱图，i ) C 1s谱图. j ) PCN、Cu NPs@PCN和Cu@PCN的XRD图. k ) Cu K边XANES谱图，l ) Cu@PCN、Cu箔和CuO的EXAFS谱图的k3- weighted ( k ) -function . m ) Cu@PCN在R空间的EXAFS拟合曲线. ( n ) Cu@ CN、Cu箔和CuO的EXAFS谱的WT等高线图。

Cu@PCN-Zn电极的副反应电阻

锌沉积形貌演变及锌表面晶体学织构分析

对称和非对称电池的电化学性能

水系Zn//MnO2电池的电化学性能研究

论文信息

通讯作者：Xiaojie Liu