水性锌离子电池的金属锌阳极存在严重的枝晶和副反应问题，导致循环稳定性差，特别是在高倍率和高容量时。

在此，南方科技大学Lin Zeng，赵天寿院士开发了两种三维分层石墨烯基质，由锚定在改性多通道碳的垂直石墨烯阵列上的氮掺杂石墨烯纳米纤维簇组成。

文章要点

1）具有径向碳通道的石墨烯基体具有高表面积和孔隙率，可以有效地最小化表面局部电流密度，操纵Zn2+离子浓度梯度，并均匀化电场分布以调节Zn沉积。

2）结果显示，工程基体在 120 mA cm⁻² 下经过 3000 次循环，实现了 99.67% 的优异库仑效率，具有复合锌阳极的对称电池在 80 mA cm⁻² 和 80 mAh cm⁻²下表现出 2600 小时的无枝晶循环。

3）所设计的全电池表现出令人鼓舞的 16.91 mAh cm⁻² 的容量。与活性炭配合的锌电容器在40 mA cm⁻² 下表现出20000次循环的优异长期循环性能。

这种构建锌阳极 3D 分层结构的策略可能为金属阳极在高倍率和容量下运行开辟一条新途径。

参考文献

Mu, Y., Li, Z., Wu, Bk. et al. 3D hierarchical graphene matrices enable stable Zn anodes for aqueous Zn batteries. Nat Commun 14, 4205 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-39947-8

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39947-8