由于水基电解质的安全性和可负担性，水系锌离子电池在大规模储能方面具有实用前景；此外，直接使用锌金属作为阳极大大简化了制造过程。然而，由于近地表水离解导致的析氢阻碍了它们的大规模应用。

在这里，阿德莱德大学乔世璋教授通过 CuN₃ 配位的石墨碳氮化物 (CuN₃−C₃N₄) 抗催化界面抑制析氢反应，以实现高效的水性锌离子电池。

文章要点

1）基于原位气相色谱和基于原位同步加速器的 X 射线衍射光谱，我们证明了析氢反应触发了 Zn₄SO₄(OH)₆·xH₂O 的形成。

2）原位红外光谱和密度泛函理论模拟的结合已证明可以稳定近表面 H₃O⁺ 物种并通过抗催化界面调节 H* 中间体的吸附，以抑制析氢反应。

3）因此，抗催化界面在 1 mA cm^-2 和 1 mAh cm^-2 下大大提高了镀锌/脱锌的库仑效率至 99.7%，可循环 5500 次，循环可逆性超过 1300 小时。通过抗催化界面，全电池在 1C 下显示出超过 400 个循环的 98.3% 的出色库仑效率。

这些发现为高效水性锌离子电池的目标设计提供了战略见解。

参考文献

Chun-Chuan Kao, et al, Suppressing Hydrogen Evolution via Anticatalytic Interfaces toward Highly Efficient Aqueous Zn-Ion Batteries, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.2c12587

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12587