苏州大学孙靖宇课题组开发新型N/O共掺杂碳表层

成果简介

构建一个导电的碳基人工相间层（AIL）以抑制树枝状的形成和副反应，对实现长寿命的锌阳极起着关键的作用。与之前报道的具有单一掺杂物和厚的外来涂层的碳质覆盖层不同，本文，苏州大学孙靖宇课题组在《Adv Sci》期刊发表名为“Mosaic Nanocrystalline Graphene Skin Empowers Highly Reversible Zn Metal Anodes”的论文，研究通过在Zn箔上直接化学气相沉积生长，开发了一种具有超薄特征（即20nm厚度）的新型N/O共掺杂碳表层。通过微调生长条件，可以获得镶嵌纳米晶石墨烯，这对于实现沿Zn（002）的定向沉积至关重要，从而诱导平面Zn纹理。

此外，丰富的杂原子有助于降低溶剂化能并加速反应动力学。因此，枝晶生长、氢气演化和副反应同时得到了缓解。对称电池在1.0 mA cm-2/1.0 mAh cm-2下收获了3040小时的持久电化学循环，在30.0 mA cm-2/30.0 mAh cm-2下获得136小时。组装的全电池在快速充电、弯曲操作和低N/P比的严格条件下进一步延长了寿命。该策略为向实用锌阳极原位构建导电AIL开辟了一条新途径。

图文导读

图1、NOC@Zn的合成和表征

图2、NOC@Zn阳极的电化学性能

图3、理论计算和电化学分析。

图4、Zn-ion全电池的电化学性能

小结

通过使用PECVD在商业锌箔上直接生长N/O共掺杂的纳米结晶石墨烯层，开发了高性能的NOC@Zn阳极。令人鼓舞的是，配备了NOC@Zn阳极的全电池在高速率、低N/P比和弯曲条件下具有显著的循环稳定性。本文的NOC@Zn阳极提供了多功能性和简单性，可能会促进锌金属电池的商业化。

文献：

https://doi.org/10.1002/advs.202206077