近年来，锌（Zn）金属已成为水基二次电池稳定、可逆的负极候选材料。尽管Zn金属在水介质中具有很高的可逆性，但由于不可控的枝晶生长、析氢副反应和“死锌”等不可避免的困境，Zn金属负极的利用受到限制，最终导致电池性能严重衰减。

近日，韩国嘉泉大学Il Tae Kim，Jaehyun Hur采用简单旋涂法制备的Nb₂O₅修饰的Zn金属负极在中等酸性的ZnSO₄电解液中表现出高度可逆和稳定的电化学性能。

文章要点

1）综合分析表明，人工Nb₂O₅具有高介电常数、不溶于水和亲水性等显著特点。Nb₂O₅提供了均匀的锌离子通量、均匀的形核和快速的离子传输路径，从而使锌金属上获得了致密而平坦的锌电沉积。此外，Nb₂O₅通过物理阻断Zn金属与电解液之间的直接接触，抑制了析氢和腐蚀等自发副反应，这些副反应会增加内阻和压力，并破坏电池。此外，Nb₂O₅的欧姆接触界面提供了丰富的电子层，调节了锌离子的均匀分布，改善了扩散动力学，提高了锌金属负极的可逆性。

2）实验结果显示，对称Nb₂O₅@Zn电池在苛刻的电镀/剥离条件下表现出低电压滞后（分别在0.25和0.5 mA cm⁻²时分别为~93和~112 mV）和长寿命（长达220 h）（5 mA cm⁻²和5 mAh cm⁻²）。此外，Nb₂O₅@Zn在较宽的电流密度范围内（1-10 mA cm⁻²）表现出优异的倍率性能和良好的回收率。

3）当与VO₂正极相结合时，Nb₂O₅@Zn‖VO₂全电池也表现出优异的循环性能(500次循环后，容量达到110 mAh g⁻¹)，具有出色的容量保持率和倍率性能。因此，本研究所提出的Nb₂O₅有望作为实用下一代AZIRBs中锌金属负极涂层的有效材料。

参考文献

Seongjoon So , Yong Nam Ahn , Jaewook Ko , Il T ae Kim , Jaehyun Hur ,

Uniform and Oriented Zinc Deposition Induced by Artificial Nb₂O₅ Layer for Highly Reversible Zn Anode in Aqueous Zinc Ion Batteries, Energy Storage Materials (2022)

DOI：10.1016/j.ensm.2022.07.036

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.07.036