水系锌金属电池是一种具有成本效益能量储存的可行候选方案。然而，电池的循环寿命受到长期循环时金属电极表面形态演变的不利影响。
鉴于此，香港城市大学支春义教授研究了不同的电化学协议，以促进形成稳定的锌金属电极表面形态。通过结合电化学和光学显微镜的测试，作者发现，在首次循环时先进行沉积的金属电极允许在对称Zn||Zn电池的长时间循环期间均匀剥离和沉积。另外实验显示，当预沉积的锌金属电极与基于二氧化锰的正极和2M ZnSO 4水系电解液结合时，在5.6 mA cm −2 和25 °C条件下，经过2000次循环后可以提供约90 mAh g -1的放电容量。这项工作深入了解了锌负极的剥离和沉积过程，证明了它们在枝晶形成方面的同等重要性。这项工作可以作为一个起点，激励研究人员研究金属负极的剥离过程。
文章要点：
1. 锌负极的枝晶问题不利于电池性能，但此前的研究集中在沉积行为上，没有考虑最初的剥离过程，为此这项工作分别研究了对称Zn||Zn电池内P-Zn（初始沉积的Zn）和S-Zn（初始剥离的Zn）的电压曲线和形态演变。
2.研究证明，Zn负极的稳定性能不仅受到工作条件的影响，而且还受到初始剥离/沉积的影响。在首次循环中最初被沉积的Zn电极在随后的循环中表现出更均匀的形态。相反，对于最初剥离的锌电极，在凹坑位置形成了严重的枝晶。
3. 基于这些分析，作者提出了一种预沉积策略制备预沉积的Zn(PD-Zn)，以诱导均匀的锌沉积/剥离。结果，对称PD-Zn||PD-Zn电池显示出较长的寿命（超过1000小时），PD-Zn||MnO 2全电池循环了2000次而没有发生短路。
图1 沉积和剥离之间差异的示意图
图2 初始剥离的Zn金属电极的电压分布和形态演变
图3初始沉积的Zn金属电极的电压分布和形态演变
图4 锌金属电极的电化学性能和显微镜表征
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31461-7
来源：高分子科学前沿
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