導(dǎo)讀：作者使用雙功能金屬銦（In）層裝飾鋅表面，既起到緩蝕劑的作用，又起到成核劑的作用。用處理過的Zn電極組裝的對稱電池可以在極低電壓遲滯（54 mV）的情況下維持高達(dá)1500小時的電鍍/剝離周期，并且全電池測試的壽命達(dá)到5000圈。

可充電水系鋅離子儲能系統(tǒng)由于其成本低、安全性高的優(yōu)點，近年來得到了廣泛的應(yīng)用，但對于實際的工業(yè)化來說，仍然存在一些挑戰(zhàn)。一個主要的問題是鋅金屬負(fù)極在嵌入/脫出過程中不可控的枝晶生長。通過表面改性、結(jié)構(gòu)設(shè)計、電解液優(yōu)化等方法可抑制枝晶生長，提高電池穩(wěn)定性。另一個主要問題是電解質(zhì)中鋅金屬的不良副反應(yīng)（腐蝕）；然而，到目前為止，它還沒有得到足夠的重視。一方面，腐蝕過程中氣體的析出增加了密封電池的內(nèi)部壓力，消耗了電解液，從而導(dǎo)致安全問題（爆炸、電解液泄漏）和電池早期失效。另一方面，鋅表面的腐蝕副產(chǎn)物不可避免地將鋅轉(zhuǎn)化為電化學(xué)惰性“死”鋅，從而降低了鋅的利用效率。最后，絕緣副產(chǎn)物在鋅表面的覆蓋增加了電池的阻抗，導(dǎo)致鋅鍍層分布不均，加劇了枝晶生長的問題。因此，需要開發(fā)出高性能的鋅離子水儲能系統(tǒng)，并且同時防止腐蝕和枝晶生長。

針對上述問題，天津大學(xué)楊全紅教授團(tuán)隊從防腐技術(shù)領(lǐng)域中尋找到靈感，使用金屬銦（In）對鋅負(fù)極表面進(jìn)行修飾得到性能優(yōu)異的耐腐蝕、無枝晶Zn|In負(fù)極。此工作近日以“A Corrosion-Resistant and Dendrite-Free Zinc Metal Anode in Aqueous Systems”為題發(fā)表在國際知名期刊《SMALL》上。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/smll.202001736

銦（In）由于其良好的化學(xué)惰性（-0.338 V vs標(biāo)準(zhǔn)氫電極）和高析氫過電位，被用作水溶液中金屬的緩蝕劑。同時，作者計算結(jié)果顯示，In基底對Zn原子的吸附能高于Zn基底，說明In對Zn具有良好的親和性，Zn原子會優(yōu)先沉積上。因此，In可以作為一種成核劑，促進(jìn)Zn的均勻沉積。

綜上所述，作者在Zn表面修飾一層雙功能金屬In層，既起到緩蝕劑的作用，又起到成核劑的作用，這是實現(xiàn)水溶液中耐腐蝕、無枝晶的鋅金屬負(fù)極的有效解決方案。實驗結(jié)果表明，該策略簡單有效。在電池循環(huán)過程中，Zn|In電極在ZnSO4電解質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，并且Zn|In負(fù)極組裝的電池比純Zn負(fù)極組裝的電池具有更大的循環(huán)壽命。這項工作為穩(wěn)定可充電水系儲能系統(tǒng)中的鋅負(fù)極甚至其他金屬負(fù)極提供了一種簡單而有效的途徑。（文：天航）

圖1. 純Zn和Zn|In的合成圖與表征。

圖2. 純Zn和Zn|In負(fù)極在ZnSO4電解質(zhì)中的腐蝕表征。

圖3. 純Zn和Zn|In在對稱電池中的電化學(xué)性能。

圖4. AC//Zn|In在ZIC全電池中的電化學(xué)性能。