顆粒在線訊：高穩(wěn)定鋅負(fù)極是實(shí)現(xiàn)高性能鋅離子電池的重要保障，現(xiàn)今已報(bào)道了許多可行性策略用于改善鋅金屬負(fù)極。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面調(diào)控、電解質(zhì)優(yōu)化頗具代表，上述策略雖然能一定程度上改善鋅負(fù)極性能，但同時(shí)也會(huì)引起一些負(fù)面效應(yīng)，如3D結(jié)構(gòu)析氫、腐蝕速率的增大，界面調(diào)所引起內(nèi)阻的增大等。凝膠電解質(zhì)作為柔性鋅離子器件的不二選擇，并伴隨著特定成分有著不同的功能，如自修復(fù)、耐低溫等等；但因流動(dòng)性差，與電極處于“點(diǎn)接觸”的狀態(tài)，難以適應(yīng)循環(huán)中電極體積效應(yīng)和調(diào)控功能。前期，該團(tuán)隊(duì)在鋅離子電池負(fù)極綜述（Energy Environ. Mater. 2020, 3, 146-159）中提過，鋅負(fù)極的改性方向之一是如何實(shí)現(xiàn)多種策略的復(fù)合交融，揚(yáng)長(zhǎng)避短，得到理想的電極材料。

最近，得益于這樣一個(gè)想法，中南大學(xué)周江教授、梁叔全教授等人在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review, NSR）發(fā)表題為“Integrated “all-in-one” strategy to stabilize zinc anodes for high-performance zinc-ion batteries”的研究型文章，提出了一種新型電解質(zhì)與金屬鋅（Zn）負(fù)極的一體化三維電極系統(tǒng)（all-in-one, AIO），集成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面調(diào)控、電解質(zhì)優(yōu)化等常規(guī)鋅負(fù)極改性策略為一體。

與常規(guī)液體電解質(zhì)中的三維(3D)負(fù)極相比，新型AIO電極在保留3D負(fù)極優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可以極大地抑制氣體的析出和活性水分子引起的副反應(yīng)的發(fā)生，拓展電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，有效抑制氣體產(chǎn)出和副反應(yīng)。集成的AIO策略實(shí)現(xiàn)了足夠的電極/電解質(zhì)界面接觸面積，構(gòu)筑了全新的緊密電極/凝膠電解質(zhì)離子傳輸通道，促進(jìn)電極高速的電子/離子轉(zhuǎn)移，確保氧化還原反應(yīng)的快速和充分進(jìn)行。同時(shí)，緩解電極體積效應(yīng)和界面應(yīng)力問題，從而獲得更優(yōu)異的鋅沉積/剝離穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)證明，該電極具有優(yōu)異的靜置恢復(fù)能力(60h)，并能實(shí)現(xiàn)1200次長(zhǎng)穩(wěn)定循環(huán)且無明顯極化發(fā)生?；贏IO系統(tǒng)、以NH4V4O10和α-MnO2分別為正極的全電池表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和倍率性能。

該項(xiàng)研究所提出的一體化改性策略，將為目前鋅金屬負(fù)極中緩慢的離子遷移和界面副反應(yīng)等問題提供新的解決辦法，促進(jìn)鋅基電池的快速發(fā)展，并為其他金屬基負(fù)極研究提供可行思路。

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab177