锌（Zn）金属负极被认为是水系Zn基电池最有前途的负极之一。然而，不可控的Zn枝晶生长和复杂的副反应严重阻碍了其的应用。

近日，中南大学潘安强教授，天津大学Yifang Zhang报道了引入一种弹性防腐中间层来解决上述问题。

文章要点

1）利用非晶和纳米结构氮化硅（Si₃N₄）的特殊介电行为，通过将其颗粒均匀分散在聚丙烯腈（PAN）中来制造附着在Zn金属（PAN-Zn）上的中间层，从而调控离子动力学。PAN作为一种弹性约束，抑制了Zn枝晶的剧烈生长，阻止了H₂O/氧腐蚀，而高介电常数的Si₃N₄有利于Zn离子动力学，并能使Zn沉积均匀。

2）实验结果显示，Zn负极的电化学稳定性和均匀沉积得到大大提高，在1 mA cm²下的使用寿命延长到800 h以上。即使在严酷的深放电（DOD_Zn = 60%）和高电流密度（10 mA cm²）下，PSN-Zn负极仍能稳定工作250 h以上。

3）研究人员系统地讨论了介电性能的影响，并通过实验和理论计算进行了验证。此外，具有V基和Mn基正极的全电池也表现出优异的性能，表明多功能中间层是提高可充电水系Zn电池性能的一种有吸引力的策略。

参考文献

Shuang Zhou, et al, Anti-Corrosive and Zn-Ion-Regulating Composite Interlayer Enabling Long-Life Zn Metal Anodes, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202104361

https://doi.org/10.1002/adfm.202104361