近日，北京化工大学王峰教授、牛津副教授团队在国际知名期刊Small 上发表题为“Transforming Undesired Corrosion Products into a Nanoflake-Array Functional layer: A Gelatin-Assistant Modification Strategy for High Performance Zn Battery Anodes”的研究工作。该工作利用明胶抗腐蚀的特性，通过低温热解在锌负极上建立了功能层。详细揭示了功能层对锌负极的改性机理。改性后的锌负极在半电池和全电池中均表现出优异的性能，为这一前景广阔的策略展示了良好的应用前景。

Zn负极在 ZnSO₄ 电解液中会生成结构疏松的腐蚀产物 Zn₄SO₄ (OH)₆-xH₂O，不仅不能抑制持续的副反应，反而会增加电极极化并诱发枝晶生长，阻碍锌金属电池的实际应用。在这项工作中，我们采用明胶辅助腐蚀和低温热解方法在锌负极上构建了功能层。在明胶的辅助下，腐蚀产物被转化为均匀的纳米片阵列，主要成分为明胶衍生碳包覆的 ZnO （Zn@ZnO@GC）。一系列原位/原位测试和理论计算表明，明胶衍生碳不仅提供亲锌功能层，增强了电子传导性，促进了 Zn²⁺ 的脱溶剂化过程，提高了传输/沉积动力学，还抑制了Zn@ZnO@GC 负极上HER和腐蚀反应的发生。此外，三维纳米片阵列还能有效均匀电流密度和 Zn²⁺ 浓度，从而抑制树枝状突起的形成。因此，使用 Zn@ZnO@GC 负极的对称电池表现出卓越的循环性能（在 1 mA cm^-2/1 mAh cm^-2 条件下超过 7,000 小时，在 3 mA cm^-2/3 mAh cm^-2 条件下超过 2,000 小时），甚至在高达 25 mAh cm^-2 时也不会发生短路。Zn@ZnO@GC||NVO 全电池的放电容量高达 169 mAh g^-1，即使在 N/P 比约为 5.5 的有限条件下也能稳定工作 5,000 次，显示出良好的应用前景。

该论文第一作者为北京化工大学博士生毋冰，材料学院王峰教授、牛津副教授为本文共同通讯作者。北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金和中央高校基本科研基金的资助。

文章信息：Bing Wu, Jiaxing Liu, Shengpu Rao, Chengjin Zheng, Weihao Song, Qing Ma, Jin Niu,* Feng Wang *

Transforming Undesired Corrosion Products into a Nanoflake-Array Functional layer: A Gelatin-Assistant Modification Strategy for High Performance Zn Battery Anodes

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202400926