水性可充電鋅離子電池因其高安全性、高能量密度、低成本和環(huán)境友好的明顯優(yōu)勢，被認(rèn)為是鋰離子電池的一個有競爭力的替代品。然而，包括鋅枝晶和不良副反應(yīng)在內(nèi)的深層次問題嚴(yán)重阻礙了其實際應(yīng)用。 本工作提出了一種由多囊碳纖維（MCFs）組成的獨立的鋅-電解質(zhì)界面層來調(diào)節(jié)鋅陽極的電鍍/剝離行為。多功能MCFs保護(hù)層可以均勻電場和Zn2+流量，同時降低沉積過電位，導(dǎo)致高質(zhì)量和快速的Zn沉積動力學(xué)。此外，Zn-MCFs界面上自下而上的均勻沉積賦予了長期和高容量的電鍍。



圖a. 裸鋅和b. Zn@MCFs的電場分布的多物理場模擬模型。c. 裸鋅（下部）和Zn@MCFs（上部）的鋅電鍍/剝離行為說明。d-g裸鋅和h-k Zn@MCFs的1、2、5和10 mAh cm-2容量的原位鋅沉積觀察。在0、10、30和60分鐘后，對l號裸鋅和m號Zn@MCFs的5 mA cm-2的鋅沉積進(jìn)行原位觀察。

Zn@MCFs對稱電池可以在5 mAh cm-2的情況下持續(xù)工作1500小時。在Zn@MCFs||MnO2電池中，MCFs界面層的可行性也被證實。值得注意的是，Zn@MCFs||α-MnO2電池在1 A g-1時可提供236.1 mAh g-1的高比容量，并具有良好的穩(wěn)定性，在軟包電池中放電深度為33%時保持154.3 Wh kg-1的令人振奮的能量密度。





審核編輯：劉清