锌基水电池（ZABs）被认为是“后锂”时代安全、大规模储能的候选储能技术。然而，锌捕获的动力学和稳定性问题不能同时进行调节，特别是在高倍率和高负荷的情况下。

近日，复旦大学晁栋梁研究员，南京大学Pan Xue通过构建具有亲锌和空间陷阱的共嵌碳笼（表示为CoCC）来展示分级限制效应，用于高倍率和长寿命的锌负极。

文章要点

1）金属锌被密集地包裹在纤维之间的空隙中和CoCC主体的中空碳笼内。

2）研究发现，亲锌Co位点有效地降低了成核势垒，实现了高锌直接成核效率(在0.5 mA h cm⁻²以内)。高比表面积的碳笼可以在空间上限制金属锌在笼内的均匀生长(在5.0 mA h cm⁻²以内)。此外，在12 mA h cm⁻²范围内，多孔一体化网络将使电场分布均匀，并使锌离子通量重新分布。

3）实验结果显示，即使在20 mA cm⁻²的高倍率下，CoCC也可以非常稳定地工作800多个循环，过电位低至约65 mV。

参考文献

Hongpeng Li, et al, Hierarchical Confinement Effect with Zincophilic and Spatial Traps Stabilized Zn-Based Aqueous Battery, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01235

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01235