用电纺法制备的碳纤维，表面修饰有Sn?P?作为阳极材料，用于钠离子电池；这种碳纤维的形貌控制显著提升了电池的电化学性能

《Journal of Energy Storage》：Electrospun carbon fibers decorated with Sn 4P 3 as anodes for sodium-ion batteries with morphology controlled electrochemistry performance

水系锌离子电池中，通过宏观3D铜层作为次电极抑制锌阳极枝晶，采用电镀法制备锌philic铜层，实现2200小时长循环稳定性及99.49%高库仑效率。

　　在当今能源存储技术飞速发展的背景下，水系锌离子电池（Aqueous Zinc-Ion Batteries, AZIBs）因其高安全性、低成本和环境友好性，正逐渐成为一种备受关注的替代能源存储系统。然而，锌负极在充放电过程中容易出现枝晶生长（dendrite formation），这不仅影响电池的循环稳定性，还成为限制其实际应用的关键障碍。为了解决这一问题，本研究提出了一种双电极配置方案，通过引入宏观三维铜（Cu）中间层作为辅助电极，从而显著提升锌负极的稳定性。该中间层采用简便的化学镀工艺进行制备，具备良好的可扩展性，为未来AZIBs的发展提供了新的思路。

锌离子电池在近年来成为研究热点，特别是在清洁技术需求日益增长的推动下。这类电池具有较高的理论比容量（5855 mAh/cm3），较强的氧化还原电位（-0.76 V vs. SHE），以及丰富的锌资源，使其在众多储能系统中展现出独特的竞争力。然而，锌负极的稳定性问题却成为其推广应用的主要瓶颈。具体而言，枝晶的不可控生长是由于“尖端效应”（tip effect）引起的，这一现象不仅会导致电池的严重不可逆性，还会引发容量快速衰减和短路等安全问题。因此，如何有效抑制锌枝晶的生长，成为提升锌负极性能和实现电池长期稳定运行的关键。

锌枝晶的形成与锌在负极界面的不均匀成核密切相关。锌离子倾向于在尖端区域积累，这些区域由于电场强度较高，能够提供克服成核势垒所需的能量。这种局部的离子聚集会引发自增强的沉积过程，进一步加剧枝晶在这些区域的生长，并随着时间推移形成更严重的结构问题。为了应对锌负极枝晶生长的问题，研究人员已经提出了多种常见的解决方案，包括构建三维或多孔电极、界面工程、隔膜优化以及电解液改进等。除了对电池关键组件的直接改进，近年来也有研究关注在负极与隔膜之间引入中间层，以实现对枝晶生长的有效抑制。这种中间层工程在锂离子电池优化中已被广泛应用，其通过在电池结构中插入具有特定功能的自由薄膜，为提升电池性能提供了潜在的多样化途径。

目前，许多中间层设计已经被提出，以增强锌负极的稳定性。例如，多胶囊碳纤维中间层能够均匀化表面电荷分布，提升锌沉积的反应动力学，从而显著优于裸露锌负极的稳定性。另一项研究报道了使用二氧化钛/碳纳米纤维中间层，该中间层具有三维网络结构和丰富的孔道，能够有效改善锌负极的稳定性。最近，铜纳米线网络中间层也被用于抑制锌枝晶的生长，其具有多孔结构和锌亲和性，能够延长锌负极的剥离/沉积寿命。这些研究都表明，中间层在抑制枝晶生长方面具有广阔的应用前景。然而，现有的研究大多集中于纳米或微米尺度的结构设计，通常需要复杂的制备工艺，如电纺丝、水热处理和冷冻干燥等。因此，有必要开发一种简便且可扩展的中间层制备方法，以实现对锌负极稳定性的有效提升。

本研究提出了一种双电极配置方案，将锌金属负极与一个作为辅助电极的铜中间层相结合。该铜中间层采用棉花布作为基底，并通过化学镀工艺在棉花布表面镀覆铜。该方法的关键在于，化学镀工艺依赖于自催化氧化还原反应，无需外部电源和复杂设备，因此相较于纳米或微米尺度的制备工艺，具备更高的可扩展性。此外，铜中间层利用了铜本身的锌亲和性，这一特性在近年来的许多研究中已被广泛探讨，尤其是在密度泛函理论（DFT）计算的指导下。例如，Yu等人通过计算得出铜-锌与锌-锌之间的结合能分别为-1.4 eV和-0.56 eV，这进一步验证了铜对锌的亲和性。将这种锌亲和性引入中间层，能够降低锌的成核势垒，并在中间层表面提供丰富的成核位点，从而促进锌的均匀沉积。

棉花布作为铜中间层的基底，具有独特的三维宏观结构，这使得中间层具备更大的表面积。较大的表面积不仅能够提供更多的成核位点，还能够有效降低局部电流密度，从而减少锌离子在特定区域的聚集。这种结构设计使得铜中间层能够在锌负极表面形成均匀的沉积层，有效抑制枝晶的生长。实验结果显示，通过该方法制备的铜中间层能够显著提升锌负极的稳定性，使其在剥离/沉积测试中表现出超过2200小时的循环寿命，电流密度为1 mA/cm2，容量为1 mAh/cm2。此外，在半电池配置中，该中间层也展现出优异的可逆性，能够在1000次循环中保持稳定，平均库伦效率达到99.49%，电流密度为5 mA/cm2，容量为1 mAh/cm2。

本研究采用的化学镀工艺具有简便性和可扩展性的优势，能够有效制备出宏观三维铜中间层。这种中间层的三维结构结合铜的锌亲和性，能够促进锌的均匀沉积，降低成核势垒，并提升电化学反应的效率。通过模拟研究，进一步验证了该铜中间层在三维结构设计上的优势，表明其能够有效引导锌的均匀分布，减少局部电流密度，并抑制枝晶的形成。这种设计不仅能够提高锌负极的稳定性，还为未来水系锌离子电池的开发提供了新的思路。

为了实现这一目标，研究人员首先对棉花布进行了预处理，以在表面引入氧官能团，从而最大化铜的沉积效果。随后，在棉花布表面进行银颗粒的种子沉积，这些银颗粒由种子溶液中的Ag?离子还原形成，作为催化中心，启动化学镀过程。通过这一过程，铜能够均匀地沉积在棉花布表面，形成具有三维结构的中间层。该中间层不仅能够提供丰富的成核位点，还能有效引导锌的均匀沉积，从而显著降低枝晶生长的风险。实验结果表明，该方法能够显著提升锌负极的循环性能，使其在长时间运行中保持稳定，为水系锌离子电池的商业化应用提供了坚实的理论基础和实践指导。

本研究的成果表明，通过引入宏观三维铜中间层，可以有效解决锌负极的稳定性问题。这种中间层不仅具备良好的可扩展性，还能够通过简便的工艺实现高效制备。此外，该中间层的结构设计和功能特性为未来锌离子电池的优化提供了新的思路。在实际应用中，这种中间层能够显著延长电池的使用寿命，并提高其循环效率，为清洁能源存储系统的发展做出贡献。通过进一步的研究和优化，有望将该方法应用于更广泛的电池体系，推动水系锌离子电池的产业化进程。