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02
2026
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06
AFM:相转化+化学镀一步搞定：溶剂交换诱导Ag梯度膜，调控锌离子沉积告别枝晶
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研究背景
水系锌离子电池（AZIBs）因其低成本、高安全性和高理论容量（820 mAh g⁻¹ 和 5855 mAh cm⁻³）而成为一种具前景的绿色电池系统。然而，在锌负极的充电过程中，锌离子分布不均和聚集沉积会导致枝晶生长，这可能刺穿隔膜并引发电池短路。同时，析氢、腐蚀和钝化等副反应也会发生。这些问题严重限制了水系锌离子电池的商业化，其中锌枝晶是亟待解决的关键问题。
目前，抑制锌枝晶的常用方法包括电解液工程、电极与隔膜改性以及人工保护层等。其中，人工保护层有利于避免锌负极与电解液直接接触。此外，多样化的多孔结构或功能特性可以引导锌离子的分散与沉积。在众多研究中，三维网络多孔结构被证明有利于离子传输。例如，有研究构建了具有三重梯度的人工界面层，其中上层为ZHC纳米片以屏蔽锌离子在表面成核，底层为ZnSn合金以提供稳定的沉积基底，协同作用有效抑制了锌枝晶生长。另一研究通过磁控溅射制备了具有介电-金属双梯度的保护层，外层高介电常数的HfO₂有助于抑制析氢反应，而内部逐渐增加的Zn则构建了大的界面区域，从而调节锌离子通量并均匀化电场分布。因此，保护层的梯度设计对于协同调控锌离子的分散与沉积具有重要意义。
基于此，本文提出通过一步法调控相转化制膜过程中的溶剂交换速率，同时原位还原Ag⁺负载于膜骨架上，构建出Ag梯度多孔膜。该膜可通过复杂的多孔结构和Ag⁺梯度分布，协同调控锌离子的传输、分散及沉积行为，从而有效抑制锌枝晶的生长。
本文摘要
由于锌离子分散不均与沉积团聚问题，锌枝晶会导致水系锌离子电池（AZIBs）循环稳定性差。本文提出构建银梯度分级多孔膜，以调控锌的反应沉积与自下而上生长。该方法结合化学镀与相转化法，既利用膜材料的极性官能团（羧基─COOH、氰基─C≡N）吸附银离子（Ag⁺），又通过调控溶剂交换速率控制 Ag⁺还原速率，在成膜过程中诱导银呈梯度分布。该膜具有交错多孔结构，可引导锌离子在电极表面均匀分散；充电时，银位点与锌离子反应生成Ag₅Zn₈，优先诱导锌离子沿锌表面002 晶面沉积。银梯度多孔骨架与合金相协同优化沉积位点，可强化锌负极的稳定沉积。负载该中间层的锌 - 铜电池、锌对称电池可分别稳定循环1100 圈、1200 小时；对应的锌 - 钒酸铜（CVO）扣式电池与软包电池可稳定循环3000 圈、1000 圈。本研究提供了一种制备功能化膜中间层的新策略，可解决水系锌离子电池中的锌枝晶问题。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/3w80JhqPMy1YYg3fbqEaIw
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