抑制锌(Zn)金属负极严重的水诱导副反应和不受控制的枝晶生长对于水系锌金属电池实现超长循环寿命和促进其实际应用至关重要。

在此，中科大余彦教授，Yu Yao提出了多尺度（电子晶体几何）结构设计的概念，以精确构建空心非晶ZnSnO₃立方体（HZTO）以优化锌金属阳极。

文章要点

1）原位气相色谱表明，经HZTO改性的锌负极(HZTO@Zn)可以有效抑制不需要的氢气析出。通过原位pH检测和原位拉曼分析揭示了pH稳定和腐蚀抑制机制。此外，综合实验和理论结果证明，非晶结构和空心结构赋予HZTO保护层强Zn亲和力和Zn2+快速扩散，有利于实现理想的无枝晶Zn负极。

2）因此，HZTO@Zn对称电池（2 mA cm^-2时6900h，比裸Zn长100倍）、HZTO@Zn||V₂O₅全电池（1100次循环后容量保持率为99.3%）、和HZTO@Zn||V₂O₅软包电池(120.6Whkg-1at1Ag-1)得以实现。

这项具有多尺度结构优势的工作为合理开发其他超长寿命金属电池的先进保护层提供了重要指导。

参考文献

Fangxin Ling, et al, Multi-scale Structure Engineering of ZnSnO₃ for Ultra-long-life Aqueous Zinc-Metal Batteries, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202208764

https://doi.org/10.1002/adma.202208764