Zn2+掺杂CuO人工界面层的合理设计：面向先进的水系锌金属电池技术

《Journal of Energy Chemistry》：Rational design of Zn2+-doped CuO artificial interfacial layers toward advanced aqueous zinc metal batteries

　　

瑞家瑜 | 陈金鑫 | 刘阳波 | 冯金魁 | 西宝娟 | 李晓刚 | 熊胜林

摘要

人工界面层对于稳定锌阳极并促进水系锌金属电池（AZMBs）的实际应用至关重要。然而，缺乏一个通用且有效的评估框架限制了对高性能人工界面层的合理筛选和针对性优化。在此，我们开发了一种新的三元评估框架，该框架结合了吸附性能、离子扩散性能和耐腐蚀性能，以指导人工界面层的合理设计。在该框架的指导下，系统评估了八种典型的金属氧化物，并制备出了一种掺锌的CuO（Zn/CuO）材料，该材料具有适中的锌吸附能力、快速的锌离子扩散速率以及有效的氢气析出抑制作用。Zn/CuO-Zn阳极在广泛的温度范围内表现出优异的电化学性能，尤其是在低温条件下。具体来说，Zn/CuO-Zn对称电池可连续运行5000小时，在-30°C下经过5000次循环后，其容量仍保持在79.9%；此外，Zn/CuO-Zn||VO₂?xH₂O软包电池可提供约1.28 Ah的高 reversible 容量，能量密度为45.5 Wh kg^?1，并且经过300次循环后仍能保持稳定的性能。这项工作不仅为稳定锌阳极提供了一种高性能的人工界面层，还为AZMBs的实际应用提供了一种通用的人工界面层设计策略。