165.9mAh g?1！西安建筑科技大學，唯一通訊發表AM！

來源：西安建筑科技大學、生化環材公開課

由于低氧化還原電位、豐富的性質和廣泛的可用性，水系鋅離子電池 (AZIBs) 引起了廣泛的研究。然而，電池的商業化受到負副反應、災難性的枝晶生長和不均勻的 Zn2+擴散嚴重阻礙。

在此，西安建筑科技大學周軍團隊通過簡單的靜電紡絲技術開發 3D 自組裝項鏈狀納米纖維，其中 SiO2@SiO2/C 納米球在互連的氮/碳網絡 (SSA/NCF) 上依次排列，以實現 APL 的無粘合劑、高性能和無枝晶生長。

該設計結合了優異的界面離子傳輸、耐腐蝕性和獨特的平面沉積調控能力。SSA/NCF保護層對Zn2?具有高親和性，可降低Zn2?的成核勢壘并確保更均勻的鋅沉積。

此外，這種多功能界面層誘導了（101）晶面優先的電鍍生長，促進了致密定向的鋅沉積。實驗結果表明，SSA/NCF-Zn對稱電池在5 mA cm?2/1.25 mAh cm?2條件下實現了3000小時的超長循環壽命。此外，SSA/NCF-Zn//MnO?全電池在1 A g?1電流密度下循環1000次后仍保持165.9 mAh g?1的高容量。

圖1. 裸 Zn 和 SSA/NCF 電極在不同循環后鋅板表面結構

因此，該工作設計并制備了一種三維自組裝的SiO?@SiO?/C氮摻雜碳納米纖維（SSA/NCF）多功能界面涂層，旨在抑制副反應和枝晶形成，促進平面鋅沉積并提升鋅沉積/剝離的可逆性。

實驗和理論分析表明，SSA/NCF層憑借其高比表面積和強鋅親和性，有效降低了成核過電位和濃差極化，均勻化了Zn2?通量分布，確保了鋅的均勻成核。纖維網絡結構賦予體系優異的導電性、快速的Zn2?遷移動力學以及對循環過程中體積變化的耐受性，從而實現了無枝晶的鋅負極。

基于此，SSA/NCF-Zn對稱電池表現出卓越的循環性能，在2 mA cm?2和5 mA cm?2條件下分別穩定運行超過3500小時和3000小時。組裝的SSA/NCF-Zn//MnO?全電池在1 A g?1電流密度下循環1000次后仍保持165.9 mAh g?1的容量。因此，該項工作為推進鋅基負極的商業化提供了一種有前景的策略。

圖2. 電池性能

Enabling Targeted Zinc Growth via Interface Regulation Toward Binder Free and High Areal Capacity Zinc Metal Anode,Advanced Materials2025 DOI: 10.1002/adma.202503516

周軍西安建筑科技大學化學與化工學院教授，副院長 蘭炭產業技術創新戰略聯盟副秘書長；陜西省科技創新團隊帶頭人； 陜西省化工學會常務理事； 陜西省化學會常務理事； 陜西省金屬學會理事、煉焦化工專業委員會副主任委員；

研究方向：碳基能源清潔高效開發利用,納米材料及新型催化劑制備與應用,貴金屬冶金及資源綜合利用

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