水系锌基电池为下一代可充电电池提供了有前景的机会。
然而,锌负极面临着诸多严重挑战,例如锌枝晶生长、表面腐蚀以及析氢反应(HER)。
基于此,2025年3月22日,中国科学技术大学闫文盛等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Boron-Fluoride Dual-atom Synergistic Regulated Interface Coating Enables Stable Zn-metal Anodes》的研究论文。
在此,作者报道了一种策略,通过蚀刻过程形成硼化合物涂层,并在初始电化学循环期间进行原位氟代,从而自发构建一种硼-氟双原子调控的固体电解质界面(SEI,记作ZnBOF)。
ZnBOF/Zn负极有助于Zn²⁺沿(002)晶面的优先生长,避免了锌枝晶的形成,并显著抑制了包括副产物生成和HER在内的副反应。
一系列表征方法(如X射线吸收光谱)表明,含硼的钝化层有助于Zn²⁺的传输,并缓解了与水相关的副反应,而氟原子则作为亲锌位点,增强了Zn²⁺的传输动力学。
正如预期的那样,精心设计的ZnBOF/Zn负极在2 mA cm⁻²的电流密度下展现出长达5000小时的超稳定锌沉积/剥离性能。
组装的ZnBOF/Zn||MnO₂电池展现出令人印象深刻的循环稳定性,在1.0 A g⁻¹的电流密度下经过1700次循环后,仍保持了初始容量的96.2%(234.3 mAh g⁻¹)。
因此,本工作揭示了一种双原子协同调控策略,用于为锌负极制备坚固的SEI,这有助于水系锌基电池的发展。
Boron-Fluoride Dual-atom Synergistic Regulated Interface Coating Enables Stable Zn-metal Anodes,Angew. Chem. Int. Ed.,2025. https://doi.org/10.1002/anie.202503376
