水系锌离子电池（AZIBs）是大规模电池存储的理想选择，具有较高的理论比容量，生态友好，成本极低。然而，不稳定的锌/电解质界面带来了一些主要问题：1）锌的不均匀沉积导致充放电过程中枝晶生长;2）电解液中产生的氢气增加了电池内部的过压，降低了电池的稳定性和安全性;3）锌负极在循环过程中的腐蚀反应导致锌离子的消耗和不溶性副产物的形成，从而增加了电池的动力电阻。这些缺点导致锌阳极在循环过程中的结构不稳定，从而限制了电池的循环寿命和库仑效率。因此，需要大量改进锌负极的研究工作，以抑制锌电极的不稳定性。

镍锌（Ni-Zn）合金是一种优良的耐腐蚀涂层，在低氢脆性、高耐腐蚀性、高稳定性和良好的加工性能方面优于裸锌（B-Zn）。由于Ni和Zn的高结合能（-2.09 eV），Ni-Zn合金箔能够调节锌的均匀成核，从而有效地实现锌的稳定沉积。本文中，Ni-Zn alloy是通过电沉积和退火的方法人工构建的具有固体电解质界面（SEI）性质的锌电极。其中镍层和镍锌合金层共同作为人工固体电解质界面（SEI）层。在电极剥镀过程中，镍锌合金层充当电极/电解质界面处的动态屏障，锌原子在锌剥离过程中会从锌电极主体中迁移出来，在电镀过程中又迁移回到锌电极主体中。这样，锌原子在Ni-Zn合金SEI上的动态迁移机制使得Ni-Zn合金不仅能够有效地控制锌离子的均匀沉积，而且还能减缓锌电极的腐蚀。因此，Ni-Zn alloy能够引导锌在水平方向上沉积，从而抑制树枝晶的形成。受益于这些，Ni-Zn alloy对称电池的循环寿命大大提高，在0.5 mA·cm−2的电流密度下能够稳定工作1900 h。因此，基于镍锌合金负极的AZIBs为锌电极的制备提供了一种新的方案，对延长储能设备的寿命有很大的应用潜力。

图1 (a) Ni-Zn合金制造工艺和机理模拟示意图。(b) B-Zn的SEM图像。(c) Ni@Zn的SEM图像。（d）Ni-Zn alloy的SEM图像。（e） Ni-Zn alloy的截面SEM图像。（f） B-Zn、Ni@Zn和Ni-Zn alloy的XRD图像。（g） 镍锌合金的XPS图像。（h） Ni-Zn alloy的镍的XPS图像。

图2（a）Ni-Zn alloy的原位光学观察图，电流密度为10 mA cm^-2，持续20分钟。（b） B-Zn，的原位光学观察图，电流密度为10 mA cm^-2，持续20分钟。（c） B-Zn和Ni-Zn alloy的接触角。（d）B-Zn和Ni-Zn alloy初始状态的光学图。（e）B-Zn和Ni-Zn alloy浸入2M ZnSO₄电解质10天后的光学图。（f）B-Zn和（g）Ni-Zn alloy浸入2 M ZnSO₄电解质中10天后的SEM图。（h） B-Zn和Ni-Zn alloy的线性腐蚀曲线。

图3 （a, b）Ni-Zn alloy和B-Zn在不同电流密度和容量的对称电池中的循环稳定性，插图是详细的电压曲线。（c） Ni-Zn alloy和B-Zn在1 mAh cm^-2对称电池中的倍率性能。（d） Cu||Zn 和 Cu||Ni-Zn alloy电池在 2 mA cm^-2 ，1 mAh cm^-2下的首圈曲线。（e） Ni-Zn alloy和B-Zn在0.5 mA cm^-2，0.5 mAh cm^-2下循环100小时后的XRD。（f）B-Zn和（g）Ni-Zn alloy在充放电过程中的示意图。（h）Ni-Zn alloy和（i）B-Zn在0.5mA cm^-2下循环100小时后的SEM图。

图4 优化前后结构的比较以及锌在界面（a）Ni -- Ni₂Zn₁₁，（b）Zn--Ni₂Zn₁₁，（c）Zn--Ni和（d）锌原子在Ni中的迁移的迁移行为。

图5 （a） Ni-Zn alloy//MnO₂和B-Zn//MnO₂的CV曲线。（b） Ni-Zn alloy//MnO₂和B-Zn//MnO₂的EIS图。（c） Ni-Zn alloy//MnO₂和B-Zn//MnO₂在第10次循环时的充放电曲线。（d） Ni-Zn alloy//MnO₂和B-Zn//MnO₂的倍率性能。（e） Ni-Zn alloy//MnO₂和B-Zn//MnO₂在3.25 C下的循环稳定性。

Zhang Q, Dai Y, Zhao K, et al. Dynamic reconstruction of Ni-Zn alloy solid-electrolyte interface for highly stable Zn anode. Nano Research, 2022, https://doi.org/10.1007/s12274-022-5157-x.

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