金属阳极是将来高能量密度可充电电池中具有较大的前景，但是金属电极面临着电极体积变化、难以抑制的副反应等缺点，有鉴于此，斯坦福大学崔屹、华中科技大学孙永明等报道了一种简单的置换反应用于制备三维叉指型金属/固体电解质复合结构电极，展示了较高的稳定性，同时缓解了体积变化，能够通过避免金属和液体电解质的反应阻止副反应。

本文要点：

（1）

通过Zn金属和InCl₃溶液进行置换反应得到Zn/固体电解质结构，随后进行电化学活化，实现了金属Zn和无定形硫酸氢氧化铟IHS（indium hydroxide sulfate）之间形成叉指结构，实现了较高的Zn²⁺导电性（达到56.9±1.8 mS cm^-1），较高的Zn²⁺移动数目（0.55），较高的导电性(2.08±0.01)×10³ Ω cm^-1。

（2）

Zn/HIS结构电极展示了稳定Zn沉积/剥离性能，在700次循环中达到比以往的过电势更低（8 mV，1 mA cm^-2，0.5 mAh cm^-2）。此外，在20 mA cm^-2和20 mAh cm^-2，过电势仅仅10 mV，该结果比以往报道的Zn金属电极在温和溶液中结果更好。随后作者将Zn/HIS电极能够扩展到Zn/Sn、Zn/Co结构的电极，本文方法为下一代具有高能量密度和寿命的Zn金属电池提供经验。

参考文献

Zhao Cai, Yangtao Ou, Bao Zhang, Jindi Wang, Lin Fu, Mintao Wan, Guocheng Li, Wenyu Wang, Li Wang, Jianjun Jiang, Zhi Wei Seh, Enyuan Hu, Xiao-Qing Yang, Yi Cui*, and Yongming Sun*, A Replacement Reaction Enabled Interdigitated Metal/Solid Electrolyte Architecture for Battery Cycling at 20 mA cm^–2 and 20 mAh cm^–2, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.0c11753

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11753