高容量锌金属负极的实际应用受到枝晶生长和伴随的界面寄生反应的严重困扰。

近日，中南大学侯红帅合理设计了一种具有丰富极性官能团（-CHO和-C≡N）的高产率碳点（CDs）作为功能性人工界面层，以优化电解液/锌界面。

文章要点

1）具有极强Zzn亲和力的量子尺寸的CDs可以有效地改善电场分布，确保更多的锌离子被吸附到整个电极上，这有利于降低锌离子成核势垒，诱导均匀的锌沉积，从而形成无枝晶的锌负极，这一点进一步得到了原位光学显微镜观察和有限元模拟结果的证实。此外，致密的、不溶于水的富含极性官能团的包覆层有利于激发排斥效应，有利于屏蔽活性水和SO₄²⁻，从而消除水介导的寄生反应，提高锌离子的反应动力学。

2）实验结果显示，在电流密度为1 mA cm⁻²时，电化学性质稳定的CDs使Zn负极寿命延长到3000 h。

这种可行和高效的功能层的制备为实现稳定的无枝晶金属负极开辟了一条新的途径。

参考文献

Hao Zhang, et al, High-Yield Carbon Dots Interlayer for Ultra-Stable Zinc Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200665

https://doi.org/10.1002/aenm.202200665