導讀：作者使用雙功能金屬銦（In）層裝飾鋅表面，既起到緩蝕劑的作用，又起到成核劑的作用。用處理過的Zn電極組裝的對稱電池可以在極低電壓遲滯（54 mV）的情況下維持高達1500小時的電鍍/剝離周期，并且全電池測試的壽命達到5000圈。

可充電水系鋅離子儲能系統由于其成本低、安全性高的優點，近年來得到了廣泛的應用，但對于實際的工業化來說，仍然存在一些挑戰。一個主要的問題是鋅金屬負極在嵌入/脫出過程中不可控的枝晶生長。通過表面改性、結構設計、電解液優化等方法可抑制枝晶生長，提高電池穩定性。另一個主要問題是電解質中鋅金屬的不良副反應（腐蝕）；然而，到目前為止，它還沒有得到足夠的重視。一方面，腐蝕過程中氣體的析出增加了密封電池的內部壓力，消耗了電解液，從而導致安全問題（爆炸、電解液泄漏）和電池早期失效。另一方面，鋅表面的腐蝕副產物不可避免地將鋅轉化為電化學惰性“死”鋅，從而降低了鋅的利用效率。最后，絕緣副產物在鋅表面的覆蓋增加了電池的阻抗，導致鋅鍍層分布不均，加劇了枝晶生長的問題。因此，需要開發出高性能的鋅離子水儲能系統，并且同時防止腐蝕和枝晶生長。

針對上述問題，天津大學楊全紅教授團隊從防腐技術領域中尋找到靈感，使用金屬銦（In）對鋅負極表面進行修飾得到性能優異的耐腐蝕、無枝晶Zn|In負極。此工作近日以“A Corrosion-Resistant and Dendrite-Free Zinc Metal Anode in Aqueous Systems”為題發表在國際知名期刊《SMALL》上。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/smll.202001736

銦（In）由于其良好的化學惰性（-0.338 V vs標準氫電極）和高析氫過電位，被用作水溶液中金屬的緩蝕劑。同時，作者計算結果顯示，In基底對Zn原子的吸附能高于Zn基底，說明In對Zn具有良好的親和性，Zn原子會優先沉積上。因此，In可以作為一種成核劑，促進Zn的均勻沉積。

綜上所述，作者在Zn表面修飾一層雙功能金屬In層，既起到緩蝕劑的作用，又起到成核劑的作用，這是實現水溶液中耐腐蝕、無枝晶的鋅金屬負極的有效解決方案。實驗結果表明，該策略簡單有效。在電池循環過程中，Zn|In電極在ZnSO4電解質中表現出優異的穩定性，并且Zn|In負極組裝的電池比純Zn負極組裝的電池具有更大的循環壽命。這項工作為穩定可充電水系儲能系統中的鋅負極甚至其他金屬負極提供了一種簡單而有效的途徑。（文：天航）

圖1. 純Zn和Zn|In的合成圖與表征。

圖2. 純Zn和Zn|In負極在ZnSO4電解質中的腐蝕表征。

圖3. 純Zn和Zn|In在對稱電池中的電化學性能。

圖4. AC//Zn|In在ZIC全電池中的電化學性能。