锌离子电池在电镀过程中存在锌枝晶生长失控问题，导致电池快速失效，严重阻碍了水系锌离子电池的广泛应用。“尖端效应”往往促进了锌枝晶的生长。

近日，厦门大学Hanfeng Liang，厦门理工学院Zhengbing Qi，长春理工大学Wanqiang Liu报道了铝基合金可以作为有效的保护层来调节静电屏蔽效应。

文章要点

1）虽然Al的氧化还原电位（−1.66 V vs SHE）低于Zn²⁺/Zn（−0.76 V vs SHE），但其在水溶液中能迅速形成稳定的绝缘氧化铝（Al₂O₃）壳层，从而避免了Al的溶解。然后，Zn²⁺离子将被吸附在Al₂O₃外壳上，并形成静电屏蔽层，以防止Zn²⁺离子的进一步沉积。

2）研究人员采用磁控溅射技术制备了铝基合金薄膜（即Zn−Al和Ti−Al），这是一种适合大规模应用的技术，它不仅可以精确地控制锌负极的成分，而且可以保证锌负极与合金保护膜的良好附着力，而不需要使用粘结剂。

3）研究发现，通过调整合金中的Al含量可以控制静电屏蔽的强度，从而有效地消除尖端效应。在实际电流密度/容量为1 mA/mAh cm⁻²时，优化后的Zn-Al合金膜修饰的Zn负极的寿命可达3000 h以上。而在在Ti−Al@Zn负极上也观察到了类似的增强作用，从而进一步证实了通过设计铝基合金保护涂层来调节静电屏蔽效应来提高Zn负极性能的有效性。

参考文献

Jiaxian Zheng,Electrostatic Shielding Regulation of Magnetron Sputtered Al-Based Alloy Protective Coatings Enables Highly Reversible Zinc Anodes, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03917

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03917