原位化学方法构建超薄Zn2+导电界面，用于制备无枝晶的锌金属电池

锌基储能器件中人工界面层构建及其性能优化研究。通过超快化学合成在锌电极表面原位构建100 nm超薄锌-多聚磷酸/g-C3N4复合层（PPAG），利用g-C3N4诱导的负微电场调控Zn2?传输路径，实现99.67%超循环库仑效率（2900次循环）和长循环寿命（5 mA cm?2下3800小时）。该复合界面层同步解决溶剂化效应失控和枝晶沉积难题，为高安全锌基储能器件开发提供新范式。

　　

摘要

水基锌（Zn）界面化学本质上是安全的，但存在不可逆性等重大挑战，例如库仑效率（CE）低和沉积过程难以控制。本文介绍了一种超薄电极涂层，其厚度仅约100纳米，由锌-多磷酸盐和石墨碳氮化物（g-C?N?，简称PPAG）组成，通过超快化学合成方法原位制备在锌阳极表面。PPAG层结合了链状多磷酸盐结构与g-C?N?产生的环形负微电场，从而协同促进了以Zn2?为主的电荷传输。这种独特的结构使得阳离子能够长距离快速移动，将Zn2?的传输数从裸锌的0.34提升至0.70，确保了锌阳极的高电流输出。此外，g-C?N?在PPAG中的均匀分散提供了丰富的成核位点，既促进了Zn2?的平稳沉积，又抑制了副反应。因此，Zn@PPAG||Cu半电池在2900次循环后仍表现出99.67%的优异循环性能。对称电池在5.0和20 mA cm?2的电流密度下，循环寿命分别超过了3800小时和1500小时。这项工作为锌阳极工程提供了一种通用的超快制备方法，加速了基于锌的储能系统的实际应用。

图形摘要

在锌箔上制备了一种超薄的锌-多磷酸盐/g-C?N?（PPAG）人工界面层。这种混合结构将链状多磷酸盐与g-C?N?诱导的负微电场相结合，形成了选择性传输Zn2?的离子通道，从而实现了脱溶效应和均匀的Zn2?沉积。因此，这种改性的Zn@PPAG电极展现了超越大多数报道的人工界面层的优异电化学性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。