​10000次循环！0.99 mAh cm-2！武汉理工大学安琴友EES！

水系锌（Zn）金属电池（AZMBs）因固有安全性和生态友好特性、锌金属的低成本以及高达5855 mAh cm-3或820 mAh g-1的理论容量备受关注。然而，锌金属负极的发展仍面临一系列挑战。

在此，武汉理工大学安琴友团队通过碘离子界面调节实现了高性能水系锌金属电池。研究表明，I-在调控早期锌成核与生长过程中发挥了关键作用，通过加速初始异质锌成核及调节初始锌的生长取向，进而促使以Zn（002）取向主导的沉积层形成。

基于此，锌铜（Cu）电池展现出良好的库仑效率（CE），在 10 mA cm-2下，其初始CE为99.9%，50次循环后的平均CE同样为99.9%。

此外，组装的无负极锌-碘电池在 50 mA cm-2 下具有10000次循环的稳定性和高倍率性能，其容量输出为 0.99 mAh cm-2，容量保持率达到 88.2%。

图1. 锌负极上I-参与界面电化学反应过程的机理研究

总之，该工作通过在电解液中添加LiI作为添加剂，展示了一种实现高性能无负极AZMBs的新型策略。研究显示，富I-电化学双层的形成降低了Zn2+的Marcus电荷转移能垒，进而显著减少了锌的异质成核过电位。

结果显示，与 Zn（002）晶面相比，I-优先吸附于 Zn（100）和 Zn（101）晶面上，进而促进了锌在该晶面上的生长，并导致以 Zn（002）为主的锌镀层形成。基于此，组装的Zn||Cu不对称电池表现出极高的库伦效率与优异的循环稳定性。

因此，该工作为无负极AZMBs电化学反应界面的调节提供了重要见解。

图2. 无负极锌-碘电池的电化学性能

文献信息

Identifying iodide-ion regulation of early-stage zinc nucleation and growth for high- rate anode-free zinc metal batteries, Energy & Environmental Science 2024 DOI: 10.1039/d4ee02784a