四川大学何亮课题组CEJ：采用碳中间层实现原位抗腐蚀结构锌负极

        本期特邀分享：四川大学何亮教授课题组采用碳布中间层原位构筑的抗腐蚀结构锌负极，实现了稳定的锌沉积以及长寿命锌负极。在反复充放电过程中，包括镀锌和寄生反应在内的负极反应逐渐转移到碳布中间层表面，其副产物（硫酸氢氧化锌，ZHS）的生长受横向模式的调控。这种稳定的界面生长激活了ZHS的稳定作用，使其成为进一步锌沉积的抗腐蚀结构。同时，该中间层还能有效吸附锌原子，使其均匀成核生长。在实际电流密度为1 mA cm-2下，可实现3200小时以上的稳定镀锌/剥离，反应电流和容量均可相应地稳定扩展到10 mA cm-2和10 mAh cm-2。这一研究进展近日在《Chemical Engineering Journal》上以“In Situ Construction of Anti-Corrosion Structure via Intermediate Carbon Cloth for Long-Life Zinc Anode”为题在线发表。

        该研究工作开发了一种采用碳布中间层原位构筑的抗腐蚀结构，并对ZHS副产物的生长调控和自抗腐蚀作用进行了研究，实现了长寿命锌负极。

1. 分析了碳布中间层上的锌沉积，碳布逐渐承担了锌的大部分负极反应。

2. 对ZHS副产物在碳布中间层上的生长进行了有效调控，取得了抗腐蚀效果。

3. 普通碳布与锌的有效结合，在对称电池中实现长达3200小时的超长循环寿命。

ZHS调控生长机制及样品相关形貌：(a) Zn@CC和锌在典型电镀/剥离过程中的示意图，(b, e) 锌和碳布的初始形貌，(c, f) 锌和碳布经50次循环后的剥离态形貌，(d, g) 元素分布

锌与Zn@CC分别组装成对称电池的循环性能

锌沉积过程中的沉积转移、具有抗腐蚀能力的ZHS的生长调控、锌原子吸附的机理分析

采用Zn@CC负极的MnO2 // Zn全电池的优异循环稳定性

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143561

撰稿人：四川大学机械工程学院 何亮

责任编辑：四川大学机械工程学院分析仪器研究中心 罗泽伟