清华杨诚联合港大支春义NC：抑制电偶腐蚀实现耐久少负极水系锌电池

背景：水系锌电池因其本征安全、低成本和高能量密度潜力，被认为是下一代可持续储能技术，但发展少负极甚至无负极配置以提升能量密度时，锌负极的不可逆损失成为关键瓶颈。传统观点认为枝晶诱导短路导致失效，但在有限锌过量下，锌持续损失引发的极化失效更为突出。研究目的：本研究旨在揭示少负极水系锌电池中锌负极的实际失效机制，特别是电偶腐蚀的贡献，并提出有效的界面设计策略以抑制这种腐蚀。结论：研究发现沉积锌与集流体之间的电偶腐蚀是不可逆锌损失的主要来源，约占78%。为抑制此现象，团队设计了由聚偏二氟乙烯（PVDF）和氟化铈（CeF3）组成的有机-无机杂化钝化层，该层可阻隔电解液、均匀化电场并促进致密锌沉积。在8000次循环中实现99.85%的库仑效率，不可逆锌损失降低约60%。组装的少负极和初始无负极软包电池表现出延长寿命、低自放电率以及超过90 Wh L−1的器件级能量密度，接近商业铅酸电池水平。该工作揭示了电偶腐蚀的关键作用，为高耐久水系锌电池的设计提供了新框架。