热传递增强策略：解锁高利用率稳定锌阳极，助力锌离子电池迈向实用化

为解决锌离子电池中锌阳极循环稳定性差、利用率低的问题，研究人员开展热传递增强策略研究。结果显示该策略可抑制枝晶生长和副反应，电池性能优异。这为锌离子电池的实际应用带来希望，值得科研读者一读。

　　

进展与潜力

对于实际的高能量密度锌离子电池而言，实现具有高利用率的长期稳定锌阳极极具需求，但这仍是一项巨大的挑战。尽管已研发出许多循环性能有所改善的人工膜涂覆锌电极，但由于离子分布调控能力有限，它们仅在低放电深度下才能高效工作。在锌的反复电镀和剥离过程中，会产生大量热量，导致局部温度升高，加速局部反应动力学。这种局部 “热点” 不可避免地会导致不可控的枝晶生长和严重的副反应，尤其是在高电流密度和高容量条件下；因此，锌阳极很难在高倍率和高放电深度下循环。在此，第一作者单位的研究人员提出了一种热传递增强策略，用于制备高利用率的稳定锌阳极，其中涂层不仅能抑制腐蚀和副反应，还能大幅加速热传递，从而有效消除局部热点，防止枝晶生长。采用该阳极的全电池展现出稳定的循环性能和高能量密度，为实际应用提供了广阔的前景。

亮点

• 第一作者单位的研究人员提出一种热传递增强策略，以减少枝晶和副反应。
• 设计出在高放电深度下稳定且可逆的锌电镀 / 剥离过程。
• 展示了锌离子电池的高比能量密度和高体积能量密度。

总结

对于实际的可充电锌离子电池而言，制备同时具备优异循环稳定性和高锌利用率的锌阳极仍然是一项巨大的挑战。第一作者单位的研究人员在锌箔两侧涂覆热传递增强层，顶层可实现均匀的 Zn2?通量和温度分布，底层涂层则改善局部热扩散和机械稳定性。通过这种双重热保护，有效抑制了热力学驱动的枝晶生长和副反应。该锌阳极在 5 mA cm?2/5 mAh cm?2 的条件下可稳定循环 440 小时（对应 85.5% 的高锌利用率），优于此前报道的保护层涂覆锌阳极的结果。基于 V?O?/N 掺杂碳（NC）的全电池在 200 次循环中表现出稳定的性能，具有高比能量密度（174 Wh kg?1，基于电极总质量）和高体积能量密度（218 Wh L?1，基于整个电池），在实际应用中极具潜力。

图形摘要

（此处仅保留原文图片相关代码部分，因为无法直接获取和处理图片，可根据实际需求在相应位置插入图片）

收起

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